CN114419132A - 基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法 - Google Patents

基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114419132A
CN114419132A CN202210044361.0A CN202210044361A CN114419132A CN 114419132 A CN114419132 A CN 114419132A CN 202210044361 A CN202210044361 A CN 202210044361A CN 114419132 A CN114419132 A CN 114419132A
Authority
CN
China
Prior art keywords
point cloud
oil storage
storage tank
cloud data
fitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210044361.0A
Other languages
English (en)
Inventor
叶锦华
郑贤彬
林炜盛
杨富春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN202210044361.0A priority Critical patent/CN114419132A/zh
Publication of CN114419132A publication Critical patent/CN114419132A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/18—Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G06T5/70—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/04—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving 3D image data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds

Abstract

本发明涉及一种基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法。其中倾斜度测量系统包括4台三维激光扫描仪和1台终端，其中倾斜度测量方法，包括以下步骤：将4台三维激光扫描仪按同一圆周90度等间隔布置于储油罐四周，获取完整罐壁点云数据；终端对罐壁点云数据进行拼接，以及等间隔、等厚度切片；然后对3个以上的切片进行椭圆轮廓拟合，获得椭圆拟合方程，再计算椭圆的中心点坐标；接着对多个中心点坐标进行直线拟合，计算直线与水平面的夹角A，最终获得立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量值θ=90°‑A。本发明为非接触自动测量方法，对储油罐安全影响小，测量方便快速且精度高。

Description

基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法
技术领域
本发明涉及石油化工储油罐几何参数测量技术领域，特别涉及一种基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法。
背景技术
储油罐是一种储存油品的容器，作为油库的关键设备之一，油品一般为易燃易爆品，一旦发生事故，极易引发火灾，甚至爆炸，将导致大量的人员和财产损失，因此，对储油罐的安全要求极高。立式圆柱形储油罐的罐体如果发生过大倾斜，会使得罐壁变形，进而开裂，这是油品发生泄漏的主要原因之一。一般规定立式储油罐罐体倾斜度为中轴线偏离铅垂线的角度，现有对储油罐罐体倾斜度主要人工测量，费时费力，少数在线测量方法，传感器往往需要贴附到储油罐罐壁上，防爆要求高，并增加额外的安全隐患。因此迫切需要一种快速，便捷的储油罐罐体倾斜度非接触测量系统及方法为石油库区行业的安全生产提供技术保障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法，利用三维激光扫描仪获取储油罐的三维点云数据，再通过点云数据分析得到储油罐罐体倾斜角度值，实现储油罐罐体倾斜度在线非接触测量，测量过程十分便捷和高效。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统，包括4台三维激光扫描仪和1台终端，其中4台三维激光扫描仪按同一圆周90度等间隔布置于储油罐罐体四周，用于获取完整储油罐罐体的罐壁点云数据，终端对罐壁点云数据进行包括拼接、切片、椭圆轮廓拟合的处理，最终获得立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量值。
本发明还提供了一种基于权利要求1所述系统的基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量方法，实现如下：
将4台三维激光扫描仪按同一圆周、90度等间隔布置于立式圆柱形储油罐四周，分别获取储油罐1/4罐壁轮廓的点云数据；
将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐体罐壁轮廓点云数据；
在垂直方向上，对储油罐罐体罐壁轮廓点云数据进行等间隔p切片处理，每个切片的厚度d相同，切片数量为n；
对每个切片的点云数据进行椭圆拟合，建立椭圆拟合方程，通过拟合方程计算得到拟合椭圆的中心点坐标；
对所有拟合椭圆的中心点进行直线拟合，建立直线拟合方程，计算拟合直线与水平面的夹角A；
计算立式储油罐罐体倾斜度θ=90°-A。
在本发明一实施例中，d取值范围为20mm-150mm，切片数量n满足：3≦n≦(h-z0)/(d+p)，其中z0为切面的起始高度，h为储油罐罐体罐壁轮廓的高度。
在本发明一实施例中，所述p=800mm，d=60mm，n=8；z 0=500mm，h=8000mm，则各个点云切片的高度分别为z n=z 0+i(d+p)，i=1,2,...,8。
在本发明一实施例中，将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐体罐壁轮廓点云数据前，需利用VoxelGrid滤波器和三角网格去噪算法对激光扫描仪获取的点云数据进行滤波去噪处理。
在本发明一实施例中，将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐体罐壁轮廓点云数据是通过ICP配准算法实现。
在本发明一实施例中，结合RANSAC算法和最小二乘法，对每个切片的点云数据进行椭圆拟合，建立椭圆轮廓拟合方程，通过椭圆轮廓拟合方程计算得到拟合椭圆的中心点坐标。
在本发明一实施例中，结合RANSAC算法和最小二乘法，对所有拟合椭圆的中心点进行直线拟合，建立直线拟合方程，计算拟合直线与水平面的夹角A。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明为非接触测量方法，避免测量系统对储油罐安全造成不利影响，降低测量系统的防爆要求，降低成本。测量系统实现基于三维点云的储油罐罐体倾斜度自动测量，节约人力，改善人员测量作业环境，测量精度高，数字化信息更方便进行远程传输和监控。
附图说明
图1为本发明立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统的组成结构图。
图中，1为第1台三维激光扫描仪，2为第2台三维激光扫描仪，3为第3台三维激光扫描仪，4为第4台三维激光扫描仪，5为测量系统的终端，6为立式圆柱形储油罐。
图2为本发明实施例的方法流程图。
图3为本发明实施例的4台三维激光扫描仪布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明一种基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统，包括4台三维激光扫描仪和1台终端，其中4台三维激光扫描仪按同一圆周90度等间隔布置于储油罐罐体四周，用于获取完整储油罐罐体的罐壁点云数据，终端对罐壁点云数据进行包括拼接、切片、椭圆轮廓拟合的处理，最终获得立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量值。
本发明还提供了一种基于权利要求1所述系统的基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量方法，实现如下：
将4台三维激光扫描仪按同一圆周、90度等间隔布置于立式圆柱形储油罐四周，分别获取储油罐1/4罐壁轮廓的点云数据；
将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐体罐壁轮廓点云数据；
在垂直方向上，对储油罐罐体罐壁轮廓点云数据进行等间隔p切片处理，每个切片的厚度d相同，切片数量为n；
对每个切片的点云数据进行椭圆拟合，建立椭圆拟合方程，通过拟合方程计算得到拟合椭圆的中心点坐标；
对所有拟合椭圆的中心点进行直线拟合，建立直线拟合方程，计算拟合直线与水平面的夹角A；
计算立式储油罐罐体倾斜度θ=90°-A。
以下为本发明具体实施实例。
如图1所示，本实施例提供的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统包括：4台可获取储油罐轮廓点云的三维激光扫描仪1、2、3、4和可同时连接、接收并处理4台三维激光扫描仪点云数据的终端5。三维激光扫描仪1、2、3和4分别用于获取储油罐6的1/4罐壁轮廓的点云数据，并将点云数据发送给终端5，终端5按照图2所示的流程对点云数据进行处理和分析，获得储油罐罐体倾斜度。使用4台三维激光扫描仪确保点云数据可覆盖整个储油罐罐壁。
如图2所示，本实施例提供了一种立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量方法，具体包括以下步骤：
如图3所示，将4台三维激光扫描仪按同一圆周、90度间隔布置于立式圆柱形储油罐四周，分别获取储油罐1/4罐壁轮廓的点云数据；
进一步地，利用VoxelGrid滤波器和三角网格去噪算法对激光扫描仪获取的点云数据进行滤波去噪处理。
进一步地，利用ICP配准算法将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐壁轮廓点云数据；
进一步地，在垂直方向上，对储油罐罐壁轮廓点云数据进行等间隔p切片处理，每个切片的厚度d相同，等间隔值p=800mm，d取值60mm，切片数量n=8；初始切片高度取z 0=500mm，储油罐罐壁的高度h=8000mm,则各个点云切片的高度分别为z n=z 0+i(d+p)，i=1,2,...,8；
进一步地，结合RANSAC算法和最小二乘法，对每个切片的点云数据进行椭圆拟合，建立椭圆轮廓拟合方程，通过椭圆轮廓拟合方程计算得到拟合椭圆的中心点坐标；
进一步地，结合RANSAC算法和最小二乘法，对所有拟合椭圆的中心点进行直线拟合，建立直线拟合方程，计算拟合直线与水平面的夹角A；
进一步地，计算立式储油罐罐体倾斜度θ=90°-A。
将测量值与规定阈值比较，可用于判断储油罐是否过度倾斜，当倾斜度大于规定阈值时，及时发出警告，保障储油罐安全。
以上所述是本发明的发明具体实例，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统，其特征在于，包括4台三维激光扫描仪和1台终端，其中4台三维激光扫描仪按同一圆周90度等间隔布置于储油罐罐体四周，用于获取完整储油罐罐体的罐壁点云数据，终端对罐壁点云数据进行包括拼接、切片、椭圆轮廓拟合的处理，最终获得立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量值。
2.一种基于权利要求1所述系统的基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量方法，其特征在于，实现如下：
将4台三维激光扫描仪按同一圆周、90度等间隔布置于立式圆柱形储油罐四周，分别获取储油罐1/4罐壁轮廓的点云数据；
将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐体罐壁轮廓点云数据；
在垂直方向上，对储油罐罐体罐壁轮廓点云数据进行等间隔p切片处理，每个切片的厚度d相同，切片数量为n；
对每个切片的点云数据进行椭圆拟合，建立椭圆拟合方程，通过拟合方程计算得到拟合椭圆的中心点坐标；
对所有拟合椭圆的中心点进行直线拟合，建立直线拟合方程，计算拟合直线与水平面的夹角A；
计算立式储油罐罐体倾斜度θ=90°-A。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，d取值范围为20mm-150mm，切片数量n满足：3≦n≦(h-z0)/(d+p)，其中z0为切面的起始高度，h为储油罐罐体罐壁轮廓的高度。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述p=800mm，d=60mm，n=8；z 0=500mm，h=8000mm，则各个点云切片的高度分别为z n=z 0+i(d+p)，i=1,2,...,8。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐体罐壁轮廓点云数据前，需利用VoxelGrid滤波器和三角网格去噪算法对激光扫描仪获取的点云数据进行滤波去噪处理。
6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，将4台三维激光扫描仪获取的点云数据拼接为完整储油罐罐体罐壁轮廓点云数据是通过ICP配准算法实现。
7.根据权利要求2所述方法，其特征在于，结合RANSAC算法和最小二乘法，对每个切片的点云数据进行椭圆拟合，建立椭圆轮廓拟合方程，通过椭圆轮廓拟合方程计算得到拟合椭圆的中心点坐标。
8.根据权利要求2所述方法，其特征在于，结合RANSAC算法和最小二乘法，对所有拟合椭圆的中心点进行直线拟合，建立直线拟合方程，计算拟合直线与水平面的夹角A。
CN202210044361.0A 2022-01-14 2022-01-14 基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法 Pending CN114419132A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210044361.0A CN114419132A (zh) 2022-01-14 2022-01-14 基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210044361.0A CN114419132A (zh) 2022-01-14 2022-01-14 基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114419132A true CN114419132A (zh) 2022-04-29

Family

ID=81274211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210044361.0A Pending CN114419132A (zh) 2022-01-14 2022-01-14 基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114419132A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114689024A (zh) * 2022-06-01 2022-07-01 中国二十二冶集团有限公司 利用三维激光扫描对筒仓倾斜度测量的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103322916A (zh) * 2013-06-28 2013-09-25 中国计量学院 基于三维激光扫描法的大型立式罐容积测量系统及方法
CN103389136A (zh) * 2013-07-17 2013-11-13 中国计量学院 基于三维激光扫描技术的外浮顶立式金属罐容积测量方法
CN107036544A (zh) * 2017-05-24 2017-08-11 山东科技大学 一种基于三维激光扫描技术的大型储罐安全检测系统与方法
CN110264507A (zh) * 2019-06-18 2019-09-20 中国石油化工股份有限公司 大型立式储罐结构变形在线检测与适用性评估系统及方法
CN112484655A (zh) * 2020-11-12 2021-03-12 李柏松 大型罐式设备结构变形在线检测与适用性评估系统及方法
US20210303751A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30 Nanjing University Of Aeronautics And Astronautics Method and device for rapid analysis of tunnel section convergence

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103322916A (zh) * 2013-06-28 2013-09-25 中国计量学院 基于三维激光扫描法的大型立式罐容积测量系统及方法
CN103389136A (zh) * 2013-07-17 2013-11-13 中国计量学院 基于三维激光扫描技术的外浮顶立式金属罐容积测量方法
CN107036544A (zh) * 2017-05-24 2017-08-11 山东科技大学 一种基于三维激光扫描技术的大型储罐安全检测系统与方法
CN110264507A (zh) * 2019-06-18 2019-09-20 中国石油化工股份有限公司 大型立式储罐结构变形在线检测与适用性评估系统及方法
US20210303751A1 (en) * 2020-03-27 2021-09-30 Nanjing University Of Aeronautics And Astronautics Method and device for rapid analysis of tunnel section convergence
CN112484655A (zh) * 2020-11-12 2021-03-12 李柏松 大型罐式设备结构变形在线检测与适用性评估系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯绍攀: ""圆形建构筑物倾斜测量方法研究"", 《2020年工业建筑学术交流会论文集（上册）》, 21 November 2020 (2020-11-21) *
金肖: ""多特征融合视频火灾识别研究"", 《机械制造与自动化》, 28 February 2019 (2019-02-28) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114689024A (zh) * 2022-06-01 2022-07-01 中国二十二冶集团有限公司 利用三维激光扫描对筒仓倾斜度测量的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107036544B (zh) 一种基于三维激光扫描技术的大型储罐安全检测系统与方法
CN106709946B (zh) 基于LiDAR点云的多分裂导线自动提取与精细建模方法
US20160343124A1 (en) Method and system for determining a status of one or more tanks in a particular location
CN114419132A (zh) 基于点云的立式圆柱形储油罐罐体倾斜度测量系统及方法
CN108919232B (zh) 一种输电线路危险点检测方法及装置
CN109992011B (zh) 一种巡检机器人云台的二次对准方法、装置和设备
CN102358413A (zh) 一种特殊角度的全回转舵桨装置的安装方法
CN113177983B (zh) 基于点云几何特征的角焊缝定位方法
CN112037331A (zh) 一种快速判定电力杆塔危险性的方法及其系统
CN110569481B (zh) 一种任意油箱的油量计算方法
CN111189389B (zh) 棱线损坏程度的检测方法及其装置
CN115615992B (zh) 一种耐火砖尺寸测量及缺陷检测方法
CN104390630A (zh) 外浮顶储罐整体倾斜测量与评估方法
CN115809973A (zh) 储罐变形检测方法、装置、电子设备及存储介质
CN106503939A (zh) 一种电子商务用远程自动配货系统及使用方法
CN113239832B (zh) 基于图像识别的隐患智能识别方法及系统
CN115930879A (zh) 工件的轮廓检测装置、方法、服务器及存储介质
CN112697057B (zh) 一种送料皮带厚度检测方法
CN115876252A (zh) 一种外破隐患点多方位检测方法、装置、设备及介质
CN114581002A (zh) 基于云计算和人工智能的工业生产原料智能管理系统
CN114119867A (zh) 三维模型构建方法、装置、电子设备及存储介质
CN204448451U (zh) 涂料供给装置
CN113706456A (zh) 软包电芯喷胶质量检测方法、装置、电子设备及存储介质
CN112013784B (zh) 一种检测方法和检测系统
CN111145182B (zh) 一种视觉定位三维点云分割方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination