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        徠卡3D Disto的臥罐計量方法

        2017-05-11 08:11:46張希波丁國鑫
        測繪通報 2017年4期
        關(guān)鍵詞:格網(wǎng)罐體封頭

        張希波,袁 斌,丁國鑫

        (徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司,北京 100020)

        徠卡測量新技術(shù)應(yīng)用專欄

        徠卡3D Disto的臥罐計量方法

        張希波,袁 斌,丁國鑫

        (徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司,北京 100020)

        目前國內(nèi)加油站使用的儲油罐多為一次性埋放,長期使用。而罐體在使用過程中不可避免地會發(fā)生變形、傾斜,對于長期使用埋在地下的臥式金屬罐,需要及時對其容積進(jìn)行檢測。本文利用徠卡3D Disto嘗試構(gòu)建一個自動測量與生成臥式罐容積計量表的方法,并通過在PC端編程加以實現(xiàn)。

        1 操作流程

        該流程主要參照《臥式金屬罐容積檢定規(guī)程》(JJG 266—1996)進(jìn)行設(shè)計制定。主要包括以下幾個步驟:①將儀器固定在腳架上放入罐中;②水平掃描確定罐體走向及封頭拐點位置;③掃描罐體橫截面確定直徑;④確定罐體縱橫走向和傾斜,得到經(jīng)過傾斜改正的罐體半徑;⑤對罐體進(jìn)行掃描計算并生成油罐容積表。如圖1所示。

        圖1 3D Disto油罐計量現(xiàn)場

        2 技術(shù)實現(xiàn)

        2.1 3D Disto簡介

        3D Disto具有±3°的較大自動安平范圍,水平與豎直方向雙馬達(dá)驅(qū)動,測量盲區(qū)相對常規(guī)儀器減小很多,架設(shè)更加靈活;采用安全的二級激光,測距精度可達(dá)1 mm。儀器雖然小巧,但測角精度仍然達(dá)到5″,完全滿足臥罐計量的需求。針對不同工作的防爆需求,提供防爆標(biāo)志為“Exib II BT4”的防爆版本與防爆標(biāo)識為“Exia Ⅱ A T4 Ga”的石油區(qū)域可用的防爆版本。

        2.2 初始化判斷

        (1) 通過支架將3D Disto放置在罐體下端位置,首先水平掃描罐體下方(掃描點P1—Px),確定罐體走向,并初步判斷罐體封頭、拐點位置。如圖2(a)所示。

        (2) 測量點A、B、C(即罐體近似橫截面上3點),通過3點構(gòu)成一個圓,計算圓筒半徑R和過圓心的近似軸線L。如圖2(b)所示。

        (3) 沿罐體水平方向豎直掃描罐體上半段,掃描點T1—Tx。在步驟(1)初步判斷位置的基礎(chǔ)上,對其所在區(qū)間(軟件設(shè)置區(qū)間大小)作逼近掃描,進(jìn)一步精確罐體封頭和拐點位置。確定罐體傾斜角度θ,修正在上一步中得到的半徑R,并對軸線L作傾斜改正。如圖2(c)所示。

        圖2 初始化判斷過程

        2.3 掃描方法

        2.3.1 幾何測量法

        按照國家標(biāo)準(zhǔn)的計量規(guī)范,依次掃描臥罐兩端封頭、拐點,測量臥罐圈板斷面,計算臥罐容積。測量30 m3的臥罐只需20 min左右,效率非常高。如圖3所示。

        圖3 幾何測量法

        2.3.2 水平掃描法

        依照初始判斷的臥罐尺寸數(shù)據(jù),由下至上掃描臥罐水平斷面,通過積分計算出臥罐容積。該方法的成果精度完全滿足國家千分之三的檢定精度要求。如圖4所示。

        2.4 計算方法

        各點相對坐標(biāo)計算公式如下

        圖4 水平掃描法

        各斷面半徑計算如下

        建模計算容量:①通過儀器測量的點云數(shù)據(jù)構(gòu)建立體三角格網(wǎng),根據(jù)三角格網(wǎng)計算格網(wǎng)所圍成的空間體積;②對罐體進(jìn)行任意斷面的切割;③根據(jù)相鄰切割的斷面計算所圍成的容積,并生成容量表;④真實反映臥罐體積,容積計算精度高。如圖5所示。

        圖5 臥罐三角網(wǎng)模型

        3 技術(shù)分析

        在中石油某加油站,針對同一個罐分別用灌水法與3DDisto作兩次測算,該臥罐總?cè)萘繛?0m3,對比中最大差值為0.035m3,誤差比率為1.17‰,符合規(guī)范規(guī)定的誤差在3‰以內(nèi)的要求。整個測量過程中,3DDisto不但環(huán)保,節(jié)約水資源,而且效率高出數(shù)倍。見表1。

        另外,采用常規(guī)計量儀和傳統(tǒng)幾何法與3DDisto進(jìn)行比測,該臥罐總?cè)萘繛?0m3。其中與計量儀對比中最大差值為0.062 1m3,誤差比率為2.05‰,符合規(guī)范規(guī)定的誤差在3‰以內(nèi)的要求。與傳統(tǒng)法對比中最大差值為0.063m3,誤差比率為2.08‰,符合規(guī)范規(guī)定的誤差在3‰以內(nèi)的要求。見表2。

        整個測量過程中,使用徠卡3DDisto無需人員下罐,更加安全。

        表1 灌水法與徠卡數(shù)據(jù)對比

        表2

        4 結(jié) 語

        徠卡3D Disto搭配臥罐精靈軟件進(jìn)行臥罐測量,相比傳統(tǒng)方法速度更快,安全性更高,精度完全滿足要求,已經(jīng)在部分加油站投入使用。筆者相信在不久之后該技術(shù)會更加廣泛地應(yīng)用于實際工作中。

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