地面三维激光扫描技术在储油罐检测中的应用.pdf

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1、第6期矿山测量No．62014年12月MINESURVEYINGDec．2014doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2014．06．18地面三维激光扫描技术在储油罐检测中的应用他光平，王世杰(兰州交通大学测绘与地理信息学院，甘肃兰州730070)摘要：大型储油罐检测，受地形及周围环境复杂、罐体较大、储油罐之间间距较小等因素的影响，致使常规检测方法困难重重。文中采用地面三维激光扫描仪通过对储油罐的无接触、高速率扫描，既解决了现场复杂的难题，提高了检测效率，又保证了检测精度。通过实例点云数据处理，

2、提取所需数据，进行精度分析，验证了地面三维激光扫描技术在工程结构物检测领域高效快速的优势。关键词：三维激光扫描仪；点云数据；储油罐；检测中图分类号：TB22文献标识码：B文章编号：1001—358X(2014)06—0060—03激光拥有的亮度约为太阳光的100亿倍，而且表面，利用在基线另一端的CCD相机接收物体反射激光的方向性好，在发射方向的空间内光能量高度信号，记录人射光与反射光的夹角，已知激光光源与集中，在测量领域广泛应用，所以被称为“最准的CCD相机之间的基线长度，可以计算出物体与仪器尺”¨。其数据采集方式

3、颠覆了整个传统测量，传统之间的距离，所以三角式扫描仪根据此原理进行扫测量是单点测量，而三维激光扫描技术能够快速、连描工作的。除了测距原理不同，整体工作原理相续和自动地采集物体表面的三维数据信息，即点云似，图1是三维激光扫描仪工作原理简易图。数据，而且该技术除了满足非接触性、高采样率、高精度、高分辨率等全数字化的数据采集要求外，还可以与外置数码相机、GPS系统配合使用，可以对物体进行全景化扫描和直接输出三维空间结果。石油储油罐具有现场占地面积大、装置高、设备管线排布复杂等诸多特点，且对储油罐内部进行测量时环境异常危险

4、，必须做好防护措施J。采用传统方法进行检测，存在效率低、误差大等缺点。而采用三维激光扫描仪，则可以无接触、高效率、高精度地完成储油罐体的精确扫描。1地面三维激光扫描仪三维激光扫描仪根据测距原理的不同，它们的工作原理也不同。脉冲式扫描仪工作原理：仪器通过内部伺服马达系统精密控制多面反射棱镜的快速图1三维激光扫描仪工作原理简易图转动，使脉冲激光束进行线阵列或面阵列的扫描，实现高精度的小角度扫描间隔、大范围扫描幅度和高2实例应用帧频成像。精密时钟控制编码器同步测量每个激光2．1工程项目概况光束横向扫描角度观测值和纵向扫描

5、角度观测值。本项目拟对西部管道某末端站大型储油罐进行相位式扫描仪发射出不间断的整数波长的激光，通几何尺寸检测。检测内容：五个原油储备罐的半径过计算从物体反射回来的激光波的相位差的原理进检测、垂直度检测及油罐高度检测。数据采集设备：行扫描工作¨“。激光三角式扫描仪是利用三角徕卡HDSP20(HDS：highdefinitionsurvey，高清晰测形几何关系测得距离，先由扫描仪发射激光到物体量)，仪器精度：≤1mm。根据《立式圆筒形钢制焊第6期矿山测量2014年12月2．3油罐外壁的相关工作2．4测量精度评定分析通过

6、扫描，获取油罐外壁点云数据，在油罐底部对于三维激光扫描仪的测量精度目前没有专业保温层处提取边界点，做垂线，量取其油罐外壁垂的评定方法，只是通过与其他测量仪器相比粗略估高。将量取的油罐外壁垂高数据导出，获得罐高数计误差，然后对现在获得的数据进行传统误差评定，据，如表2所示。即中误差评定。如果已知储油罐是规则的圆形物表2■外璧垂矗数据体，对每一断面通过“米”字型扫描，可获得8组扫描数据，对这8组数据进行中误差计算，得到平差结果见表3。由上述平差结果分析，随着断面上升，扫描结果的中误差越来越大，分析认为这与扫描距离增大与

7、扫描高度角增大有关。总体来说扫描数据的中误差相对较小，在0．0008—0．009m范围内波动。表3油一内壁半径平差后结果表56789j】][D]．昆明：昆明理工大学。2011．3结论李滨，徕卡三雏激光扫描系统在文物保护领域的应用[J]．测绘通报，2008(6)：72—73．目前，三维激光扫描仪技术的探究正处于蓬勃王峰，林鸿，李长辉．地面三维激光扫描技术在城市发展阶段，由于其具有扫描速度快、数据信息丰富、测绘中的应用[J]．测绘通报，2012(5)：47—49．高精度、高密度、主动性强等特点，将成为包括石油王瑜，刘西

8、涛，王照星，等．三维激光扫描技术在石化企储油罐在内的大型工程结构物几何尺寸检测的新技业的应用[J]．测绘通报，201l(11)：86—87．术、新方法；通过工程实例验证表明。利用地面三维张会霞，朱文博，等．三维激光扫描数据处理理论及应激光扫描技术进行大型石油储油罐的几何尺寸检用[M]．北京：电子工业出版社，2012．测，检测精度高，能够满足工程结构物几何尺寸