CN112378473B - 大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置及方法，属于激光扫描技术领域，其技术方案包括激光扫描器、沿立式罐轴线方向设置的导轨、拼接靶标和处理器，所述导轨上设置有带动激光扫描器沿导轨长度方向滑动的传动组件，激光扫描器在传动组件带动下设置有多个测量站点，所述拼接靶标设置于相邻两测量站点之间，且位于相邻两测量站点的公共扫描范围内，所述处理器放置于立式罐外，接收激光扫描器测量数据，并对数据进行拼接处理后计算容积值。将激光扫描器沿罐体轴线方向伸入罐体内部进行测量，通过对多站测量的点云数据拼接的方式获得高精度且精度相等的测量数据，解决了现有技术不能够针对大长径比立式罐体容积测量的问题。

Description

大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置及方法

技术领域

本发明属于三维激光扫描技术领域，具体涉及一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置及方法。

背景技术

大型罐体容积的测量具有重要的意义，国际间的大宗液体贸易往往采用罐体容器进行，是否能够准确测量罐体容积不仅直接关系到我国的利益，而且关系到我国的形象及声誉；用于火箭等航天器燃料贮箱的容积测量精度直接关系到飞行结果的好坏，燃料不足影响飞行任务，燃料过多则增加了航天器的有效载荷，影响运载能力。目前对于罐体容积的测量主要采用传统的几何测量法，包括围尺法、光学参比线法、具导轨光学测量法等，但这些测量方法一般耗时耗力，且测量精度不高。对于内部结构复杂的大型罐体(内部表面含有筋、肋、防晃板等附件的罐体)，比如火箭等航天器燃料贮箱，目前一般采用流量法进行测量，测量精度较高，但是单个贮箱的测量周期通常在3天～5天，测量效率低下。

中国计量学院提出了一种基于三维激光扫描的立式金属罐容积内部测量法(周晓雪.三维激光扫描技术在立式金属罐容量计量中的应用研究.中国计量学院,2014.)。该方法是一种立式罐容积测量方法，适合长径比不大(一般为1左右)、内壁光滑无细节结构的容积测量。其方案是将激光扫描仪架设于立式罐底，三个测站呈三角形分布，在罐体底部设置了三个呈三角形分布的靶标来进行数据拼接；在数据处理方面，根据点云数据拟合圈板半径，将金属罐沿轴向分割成无数小圆柱体，进而通过叠加的方式计算金属罐的容积。该技术方案的特点在于：(1)通过三站测量并在罐底设置靶标完成数据拼接的方式，在一定程度上有效避免了罐内附件挡光的问题，但对于长径比较大的罐体，无法解决距离扫描仪较远处的挡光结构以及罐内表面筋、肋等细节结构的影响问题，无法测量；(2)测站和靶标均设置在罐底，无法解决因三维激光扫描仪测量时激光光线倾斜造成的靶标定位存在误差的问题；(3)距离扫描仪较远的罐体部分测量精度较低，最后以同等精度进行容积计算，影响容积测量精度。

综上，目前用于大型复杂结构立式罐体容积测量的三维激光扫描法不能有效解决大长径比复杂结构立式罐体内部挡光结构的问题，主要针对长径比较小的罐体进行测量，对长径比较大的罐体存在距离扫描仪较远处测量精度较低导致罐体点云数据测量精度不等，最后以同等权重参与容积计算影响罐体容积测量精度的问题，此外，对于大长径比复杂结构立式罐体，无法测量罐内表面筋、肋等细节结构的特征；目前用于罐体容积测量的几何测量法测量精度较低且测量效率低下，流量法虽然能够获得较高的测量精度，但是同样存在测量效率低下的问题。因此，亟需提出一种高精度、高效率的大长径比复杂结构立式罐体容积三维激光扫描测量装置，以满足我国在油罐计量、航天器燃料贮箱容积的快速高精度测量等方面的需求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置及方法，实现对大长径比罐体，特别是内部结构复杂的大长径比立式罐体的容积快速高精度测量。

为了实现上述发明目的，本发明提供的一个技术方案如下：

一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，包括激光扫描器、沿立式罐轴线方向设置的导轨，在所述导轨上设置有带动所述激光扫描器沿所述导轨长度方向滑动的传动组件；所述激光扫描器在传动组件带动下设置有多个测站点；拼接靶标设置于相邻两测站点之间，且位于相邻两测站点的公共扫描范围；处理器放置于所述立式罐外，接收所述激光扫描器的测量数据，并对数据进行拼接处理后计算容积值；所述公共扫描范围是由相邻两组测站点的有效扫描范围局部叠加形成的，所述的有效扫描范围是由所述立式罐圆柱面的母线与所述测站点激光光线的最小掠射角α确定的，且所述激光光线与所述母线的夹角大于或等于所述最小掠射角α；所述最小掠射角α＝arctan(d/e)；其中，d为激光扫描器(100)的激光光线直径，单位为毫米；e为测量偏差值，单位为毫米。

优选的，所述传动组件包括转动设置于所述导轨上的精密传动丝杠、固定在所述导轨长度方向一端且带动所述精密传动丝杠转动的精密伺服电机，所述导轨上滑动设置有滑块，所述滑块螺纹连接在所述精密传动丝杠上；所述激光扫描器设置于滑块上。

优选的，所述立式罐外侧设置有与所述精密伺服电机连接的控制器，所述控制器控制所述精密伺服电机以带动所述激光扫描器运动。

优选的，所述拼接靶标包括多个靶标，且所述多个靶标位于不同的直线上。

为实现上述发明目的，本发明提供另一个技术方案如下：

一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，使用上述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，包括以下步骤：

步骤1、将导轨一端沿立式罐的轴线安装在立式罐内部，且将拼接靶标安装于所述立式罐内，包括第一测站点与第二测站点的公共扫描范围内的第一拼接靶标和第二测站点与第三测站点的公共扫描范围内的第二拼接靶标；

步骤2、控制精密伺服电机工作，带动激光扫描器移动进入所述立式罐，在此过程中间隔设置若干测站点；

步骤3、控制激光扫描器在各测站点处时，对立式罐有效扫描范围内的罐段执行扫描，获取各罐段的点云数据及其内拼接靶标的点云数据；

步骤4、基于获取的相邻所述罐段的点云数据和相邻罐段之间的拼接靶标对相邻所述罐段的点云数据进行拼接，得到立式罐整体的点云数据；

步骤5、基于获取的立式罐整体的点云数据计算容积值。

优选的，确定有效扫描范围的步骤，包括：基于所述立式罐圆柱面的母线与所述测站点激光光线所夹的最小掠射角α确定有效扫描范围；在所述有效扫描范围内，所述激光光线与所述母线的夹角大于或等于所述最小掠射角α。

优选的，确定所述公共扫描范围的步骤，包括控制相邻两组测站点的有效扫描范围局部叠加形成公共扫描范围。

优选的，计算所述最小掠射角的步骤，包括获取激光扫描器的激光光线直径d，预设测量偏差值e，所述最小掠射角α＝arctan(d/e)，其中，激光光线直径d、测量偏差值e的单位为毫米。

优选的，基于所述立式罐的长度、立式罐内部结构的复杂程度、激光扫描器测量精度和罐体容积测量目标精度确定所述测站点的设置数量。

优选的，所述立式罐内间隔设置若干组测站点的步骤，包括：控制激光扫描器移动至单个测站点处，并对其有效扫描范围内的罐段执行扫描，扫描后控制激光扫描器移动至下一个测站点，每次移动后执行扫描，获取各罐段的点云数据。

本发明提供的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置及方法，具有以下优点：

(1)本发明能够适用于具有大长径比的内部结构复杂的立式罐体的容积测量。现有激光扫描测量方法无法对大长径比的立式罐体进行测量；本测量装置能够将激光扫描器沿罐体轴线方向架设，即可以将激光扫描器沿罐体轴线方向伸入罐体内部进行测量，然后通过多站测量数据拼接的方式能够获得高精度的测量数据，解决了现有技术不能够针对大长径比罐体容积测量的问题，可测长径比可达到5:1及以上，甚至达到几十比1。这是本发明区别于现有技术的创新点之一。

(2)本发明通过合理设站，能够实现罐体点云数据的高精度测量，且点云数据精度相同，能够有效地提高罐体容积计算精度。通过控制最小掠射角的方式沿罐体轴线方向合理设站，在每站所测点云数据中，只保留激光扫描器激光光线与被测罐体夹角不小于最小掠射角的测量范围内的点云数据，保证单站测量数据精度一致，最终将多站测量数据通过相邻两测站公共有效扫描范围中的靶标拼接起来，从而获得等精度的完整的罐体点云数据，能够有效地提高罐体容积测量精度。这是本发明区别于现有技术的创新点之二。

(3)本发明提出的技术方案能够对内部结构复杂的大型立式罐体容积进行高效率、高精度测量。现有测量方法无法对内表面有筋、肋、防晃板等细节结构的罐体进行测量；本发明通过激光扫描器快速扫描获得海量点云数据，能够构建精确的罐体三维模型，相比于传统的测量方法，测量精度和测量效率更高；对于内部结构复杂的大型立式罐体，激光扫描法往往需要数站测量，每次换站过程均需要人工操作，测量效率低下，本发明能够打破该限制，通过电机驱动实现换站测量，得到被测罐体全部的测量数据，有效的提高了测量精度和测量效率。这是本发明区别于现有技术的创新点之三。

附图说明

图1为本发明的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置的示意图；

图2为本发明的一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置突出多测站点测量的示意图；

图3为本发明的一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置突出传动组件的局部示意图；

图4为本发明的激光光线与立式罐内壁垂直时掠射角的示意图；

图5为本发明的激光光线与立式罐内壁倾斜时最小掠射角的示意图。

图中附图标记：

100、激光扫描器；110、激光光线；200、导轨；300、传动组件；310、精密传动丝杠；320、精密伺服电机；330、滑块；400、拼接靶标；410、第一拼接靶标；420、第二拼接靶标；500、控制器；600、处理器；700、立式罐；800、测站点；810、第一测站点；820、第二测站点；830、第三测站点；

A、断面A；B、断面B；C、断面C；D、断面D；E、端面E；F、端面F；d、激光光线的直径；e、测量偏差值；α、最小掠射角。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供了一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，参见图1-图3，包括激光扫描器100、导轨200和传动组件300，其中，传动组件300设置在导轨200上，且可沿导轨200长度方向滑动，激光扫描器100设置在传动组件300上。在使用时，通过设置的传动组件300，带动激光扫描器100沿着导轨200长度方向移动，移动过程中，设置多个测站点800，激光扫描器100在测站点800处对立式罐700个各部分进行扫描，获取点云数据，处理器600设置于罐外，接收激光扫描器的测量数据，并对数据进行滤波、拼接等处理，并基于处理后的点云数据计算立式罐700的容积；公共扫描范围是由相邻两组测站点800的有效扫描范围局部叠加形成的，有效扫描范围是由立式罐700圆柱面的母线与测站点800激光光线的最小掠射角α确定的，且激光光线与母线的夹角大于或等于最小掠射角α；最小掠射角α＝arctan(d/e)；其中，d为激光扫描器100的激光光线直径，单位为毫米；e为测量偏差值，单位为毫米。

其中，导轨200设置在平行于立式罐700的轴线方向上，具体在使用时可以将导轨200沿着罐体轴线附近架设，之后，传动组件300可以带动激光扫描器100沿着罐体轴线方向移动并设置多个测站点800，进而在测站点800处对立式罐700内部进行较为精确的扫描。

其中，导轨200采用精密直线导轨200。

传动组件300包括精密传动丝杠310、精密伺服电机320和滑块330。其中，精密传动丝杠310设置于导轨200上，且精密传动丝杠310平行于导轨200的长度方向，精密传动丝杠310的一端转动连接在导轨200上，另一端与精密伺服电机320的输出轴连接，使用时，精密传动丝杠310可以相对于导轨200旋转。精密伺服电机320安装于导轨200的一端。具体的，精密伺服电机320在使用时，位于立式罐700的外端，在使用时，精密伺服电机320由位于罐外的控制器500控制，带动精密传动丝杠310旋转。

滑块330滑动设置在导轨200上，且滑块330与精密传动丝杠310螺纹连接，具体的，在滑块330上开设有贯穿的螺纹孔，精密传动丝杠310穿过螺纹孔，当精密传动丝杠310转动时，带动滑块330沿着导轨200长度方向滑动。滑块330的一侧面为工作面，且该侧朝向外侧，在使用时朝向立式罐700内壁的一侧，在该侧上安装激光扫描器100。

其中，激光扫描器100沿水平方向的扫描范围为0-360度，竖直方向的扫描范围为0-180度。上文中的水平方向、竖直方向以立式罐700为基准说明：水平方向指的是垂直于立式罐700轴线的方向，即垂直于导轨200长度的方向；竖直方向即平行于立式罐700轴线、导轨200长度的方向。

拼接靶标400设置于相邻两测站点800之间，且位于相邻两测站点800之间的公共扫描范围。

在工作时，激光扫描器100在导轨200上移动，在移动过程中设置多个测站点800，在测站点800处对有效扫描范围内的罐段执行扫描，并扫描相邻两测站点800公共扫描范围内的拼接靶标400，相邻两测站点800扫描所得的点云数据通过其公共扫描范围内的拼接靶标400进行拼接，通过多站拼接的方式获得完整的立式罐700点云数据。

解释如下：将立式罐700上端顶设置为端面F，下端顶设置为端面E，第一测站点810所确定的有效扫描范围的上端为端面F，下端为断面C；第二测站点820所确定的有效扫描范围的上端为断面D，下端为断面A；第三测站点830所确定的有效扫描范围的上端为断面B，下端为端面E。断面C和断面D之间的罐段为第一测站点810与第二测站点820的公共扫描范围，断面A和断面B之间的罐段为第二测站点820与第三测站点830的公共扫描范围。第一拼接靶标410位于断面C和断面D之间，第二拼接靶标420位于断面A和断面B之间。在扫描时，首先，通过控制器500控制精密伺服电机320转动，通过传动组件300带动激光扫描器100移动至第一测站点810处，此时通过控制器500控制精密伺服电机320停止转动，激光扫描器100对有效扫描范围断面C和端面F之间的罐段进行扫描，获得第一测站点810点云数据，且扫描第一拼接靶标410，获得第一拼接靶标410中各靶标的坐标。其次，通过控制器500控制精密伺服电机320继续转动，通过传动组件300带动激光扫描器100移动至第二测站点820处，此时通过控制器500控制精密伺服电机320停止转动，激光扫描器100对有效扫描范围断面A和断面D之间的罐段进行扫描，获得第二测站点820点云数据，且扫描第一拼接靶标410与第二拼接靶标420，获得第一拼接靶标410和第二拼接靶标420中各靶标的坐标。然后，通过控制器500控制精密伺服电机320转动，通过传动组件300带动激光扫描器100移动至第三测站点830处，此时通过控制器500控制精密伺服电机320停止转动，激光扫描器100对有效扫描范围断面B和断面E之间的罐段进行扫描，获得第三测站点830点云数据，且扫描第二拼接靶标420，获得第二拼接靶标420中各靶标的坐标。将第一测站点810、第二测站点820和第三测站点830处测量得到的点云数据传输到处理器600内，第一测站点810处扫描所得点云数据与第二测站点820处扫描所得点云数据通过第一拼接靶标410进行拼接形成局部点云数据，第三测站点830处扫描所得点云数据与局部点云数据通过第二拼接靶标420进行拼接，形成完整的立式罐700点云数据。

上述中的有效扫描范围基于最小掠射角α确定。其中，最小掠射角α为立式罐700圆柱面的母线与激光扫描器100的激光光线110所夹的夹角。在有效扫描范围内，激光扫描器100的激光光线110与立式罐700圆柱面的母线的夹角大于或等于最小掠射角α。

当最小掠射角越小时，误差相对越大。通过计算最小掠射角进而确定拼接靶标400的位置。

而拼接靶标400位于激光扫描器100的激光光线110与罐体圆柱面母线夹角大于或等于最小掠射角范围之内。

拼接靶标400沿导轨200长度方向间隔设置有若干组，拼接靶标400包括多个靶标，且多个靶标位于不同的直线上。

需要说明的是，上述中的数据处理器600、控制器500可以集成设置于计算机中、或者其他电子设备中。

实施例2

一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，使用上述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，结合图2-图5，包括以下步骤：

步骤1、将导轨200一端沿立式罐700的轴线安装在立式罐700内部，且将拼接靶标400安装于所述立式罐700内，包括第一测站点810与第二测站点820的公共扫描范围内的第一拼接靶标410和第二测站点820与第三测站点830的公共扫描范围内的第二拼接靶标420；

步骤2、控制精密伺服电机320工作，带动激光扫描器100移动进入所述立式罐700，在此过程中间隔设置若干测站点800；

步骤3、控制激光扫描器100在各测站点800处时，对立式罐700有效扫描范围内的罐段执行扫描，获取各罐段的点云数据及其内拼接靶标400的点云数据；

步骤4、基于获取的相邻罐段的点云数据和相邻罐段之间的拼接靶标400对相邻罐段的点云数据进行拼接，得到立式罐700整体的点云数据；

步骤5、基于获取的立式罐700整体的点云数据计算容积值。

需要说明的是，上述中拼接靶标400的点云数据具体指的是对拼接靶标进行识别，获取各拼接靶标的中心坐标值。根据拼接靶标的中心坐标值拼接各罐段的点云数据。

具体的，在步骤1中，第一标拼接靶标410位于断面C和断面D之间，第二拼接靶标420位于断面A和断面B之间。

其中，确定有效扫描范围的步骤包括：

计算最小掠射角α，最小掠射角α为立式罐700圆柱面的母线与激光扫描器100的激光光线110所夹的夹角。在有效扫描范围内，激光扫描器100的激光光线110与立式罐700圆柱面的母线的夹角大于或等于最小掠射角α。

当最小掠射角越小时，误差相对越大。通过计算最小掠射角进而确定拼接靶标400的位置。

计算最小掠射角的步骤，包括获取激光扫描器100的激光光线110直径d，预设测量偏差值e，最小掠射角α＝arctan(d/e)。其中，测量偏差值指的是因激光倾斜照射造成的测量偏差；直径d、测量偏差值e的单位为毫米。例如，激光直径＝1mm，测量偏差值e＝1mm，则最小掠射角α＝arctan(d/e)＝45°。当最小掠射角为45°时，拼接靶标400设立的位置位于掠射角大于45°的范围内，其中，掠射角为立式罐700圆柱面的母线与激光扫描器100激光光线110的夹角。

具体解释如下：将立式罐700上端顶设置为端面F，下端顶设置为端面E，第一测站点810所确定的有效扫描范围的上端为端面F，下端为断面C；第二测站点820所确定的有效扫描范围的上端为断面D，下端为断面A；第三测站点830所确定的有效扫描范围的上端为断面B，下端为端面E。断面C和断面D之间的罐段为第一测站点810与第二测站点820的公共扫描范围，断面A和断面B之间的罐段为第二测站点820与第三测站点830的公共扫描范围。第一拼接靶标410位于断面C和断面D之间，第二拼接靶标420位于断面A和断面B之间。

在步骤2中，通过控制器500控制精密伺服电机320沿导轨200方向移动，且沿导轨200方向设置若干测站点800。

测站点800的位置根据最小掠射角α确定，具体的，当激光扫描器100位于第一测站点810处时，激光光线110与罐体圆柱面母线夹角等于最小掠射角α，此时，激光扫描器100位于第一测站点810处的有效扫描范围为端面F和断面C之间；当激光扫描器100位于第二测站点820处时，激光光线110与罐体圆柱面母线夹角等于最小掠射角α，此时，激光扫描器100位于第二测站点820处的有效扫描范围为断面A与断面D之间；当激光扫描器100位于第三测站点830处时，激光光线110与罐体圆柱面母线夹角等于最小掠射角α，此时，激光扫描器100位于第三测站点830处的有效扫描范围为断面B与端面E之间。

在步骤4中，对第一测站点810、第二测站点820以及第三测站点830的点云数据进行拼接，得到完整的罐体点云数据的步骤包括：将第一测站点810、第二测站点820和第三测站点830处测量得到的点云数据传输到处理器600内，第一测站点810处扫描所得点云数据与第二测站点820处扫描所得点云数据通过第一拼接靶标410进行拼接形成局部点云数据，第三测站点830处扫描所得点云数据与局部点云数据通过第二拼接靶标420进行拼接，形成完整的立式罐700点云数据。

通过上述的拼接过程，将第一测站点810处、第二测站点820处、第三测站点830处测得的各罐段的点云数据进行了拼接，得到了完整的立式罐的点云数据。

通过采用上述实施方式，能够实现对大长径比的立式罐体进行测量，将激光扫描器沿罐体轴线方向架设，即将激光扫描器沿罐体轴线方向伸入罐体内部进行测量，然后通过多站测量数据拼接的方式能够获得高精度的测量数据，解决了现有技术不能够针对大长径比罐体容积测量的问题，可测长径比可达到5:1及以上，甚至达到几十比1。

本发明通过合理设站，能够实现罐体点云数据的高精度测量，且点云数据精度相同，能够有效地提高罐体容积计算精度。通过控制最小掠射角的方式沿罐体轴线方向合理设站，在每站所测点云数据中，只保留激光扫描器激光光线与被测罐体夹角不小于最小掠射角的测量范围内的点云数据，保证单站测量数据精度一致，最终将多站测量数据通过相邻两测站公共有效扫描范围中的靶标拼接起来，从而获得等精度的完整的罐体点云数据，能够有效地提高罐体容积测量精度。

本发明提出的技术方案能够对内部结构复杂的大型立式罐体容积进行高效率、高精度测量。现有测量方法无法对内表面有筋、肋、防晃板等细节结构的罐体进行测量；本发明通过激光扫描器快速扫描获得海量点云数据，能够构建精确的罐体三维模型，相比于传统的测量方法，测量精度和测量效率更高；对于内部结构复杂的大型立式罐体，激光扫描法往往需要数站测量，每次换站过程均需要人工操作，测量效率低下，本发明能够打破该限制，通过电机驱动实现换站测量，得到被测罐体全部的测量数据，有效的提高了测量精度和测量效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，其特征在于：包括激光扫描器(100)、沿立式罐(700)轴线方向设置的导轨(200)，在所述导轨(200)上设置有带动所述激光扫描器(100)沿所述导轨(200)长度方向滑动的传动组件(300)；

所述激光扫描器(100)在传动组件(300)带动下设置有多个测站点(800)；

拼接靶标(400)设置于相邻两测站点(800)之间，且位于相邻两测站点(800)的公共扫描范围；

处理器(600)放置于所述立式罐(700)外，接收所述激光扫描器(100)的测量数据，并对数据进行拼接处理后计算容积值；

所述公共扫描范围是由相邻两组测站点(800)的有效扫描范围局部叠加形成的，所述的有效扫描范围是由所述立式罐(700)圆柱面的母线与所述测站点(800)激光光线的最小掠射角α确定的，且所述激光光线与所述母线的夹角大于或等于所述最小掠射角α；

所述最小掠射角α＝arctan(d/e)；其中，d为激光扫描器(100)的激光光线直径，单位为毫米；e为测量偏差值，单位为毫米。

2.根据权利要求1所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，其特征在于：所述传动组件(300)包括转动设置于所述导轨(200)上的精密传动丝杠(310)、固定在所述导轨(200)长度方向一端且带动所述精密传动丝杠(310)转动的精密伺服电机(320)，所述导轨(200)上滑动设置有滑块(330)，所述滑块(330)螺纹连接在所述精密传动丝杠(310)上；所述激光扫描器(100)设置于滑块(330)上。

3.根据权利要求2所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，其特征在于：所述立式罐(700)外侧设置有与所述精密伺服电机(320)连接的控制器(500)，所述控制器(500)控制所述精密伺服电机(320)以带动所述激光扫描器(100)运动。

4.根据权利要求1所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，其特征在于：所述拼接靶标(400)包括多个靶标，且所述多个靶标位于不同的直线上。

5.一种大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，使用权利要求1-4任一项所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测装置，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将导轨(200)一端沿立式罐(700)的轴线安装在立式罐(700)内部，且将拼接靶标(400)安装于所述立式罐(700)内，包括第一测站点(810)与第二测站点(820)的公共扫描范围内的第一拼接靶标(410)和第二测站点(820)与第三测站点(830)的公共扫描范围内的第二拼接靶标(420)；

步骤2、控制精密伺服电机(320)工作，带动激光扫描器(100)移动进入所述立式罐(700)，在此过程中间隔设置若干测站点(800)；

步骤3、控制激光扫描器(100)在各测站点(800)处时，对立式罐(700)有效扫描范围内的罐段执行扫描，获取各罐段的点云数据及其内拼接靶标(400)的点云数据；

步骤4、基于获取的相邻所述罐段的点云数据和相邻罐段之间的拼接靶标(400)对相邻所述罐段的点云数据进行拼接，得到立式罐(700)整体的点云数据；

步骤5、基于获取的立式罐(700)整体的点云数据计算容积值。

6.根据权利要求5所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，其特征在于：确定有效扫描范围的步骤，包括：

基于所述立式罐(700)圆柱面的母线与所述测站点(800)激光光线所夹的最小掠射角α确定有效扫描范围；在所述有效扫描范围内，所述激光光线与所述母线的夹角大于或等于所述最小掠射角α。

7.根据权利要求5或6所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，其特征在于：确定所述公共扫描范围的步骤，包括控制相邻两组测站点(800)的有效扫描范围局部叠加形成公共扫描范围。

8.根据权利要求6所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，其特征在于：计算所述最小掠射角的步骤，包括

获取激光扫描器(100)的激光光线直径d，预设测量偏差值e，所述最小掠射角α＝arctan(d/e)，其中，激光光线直径d、测量偏差值e的单位为毫米。

9.根据权利要求8所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，其特征在于：基于所述立式罐(700)的长度、立式罐(700)内部结构的复杂程度、激光扫描器(100)测量精度和罐体容积测量目标精度确定所述测站点(800)的设置数量。

10.根据权利要求5所述的大长径比立式罐容积多站三维激光扫描内测方法，其特征在于：所述立式罐(700)内间隔设置若干组测站点(800)的步骤，包括：控制激光扫描器(100)移动至单个测站点(800)处，并对其有效扫描范围内的罐段执行扫描，扫描后控制激光扫描器移动至下一个测站点(800)，每次移动后执行扫描，获取各罐段的点云数据。

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