[发明专利]基于三维激光扫描的快速高精度罐体容积测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于三维激光扫描的罐体容积测量装置，其特征在于该测量装置由三维激光扫描平台构成；其中三维激光扫描平台由三维激光扫描仪(1)、三脚架(2)、计算机(3)和拼接标靶(4)构成，所述三维激光扫描仪(1)架设在三脚架(2)上，通过导线和计算机(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的罐体容积测量装置，其特征在于所述的三维激光扫描仪(1)由激光发射器、棱镜、与棱镜同步的接收器、主机和基座组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的罐体容积测量装置，其特征在于所述的拼接标靶(4)布设在罐体(5)的周围，3-6个拼接标靶(4)构成闭合环，不同测站拼接标靶(4)之间的距离大致相等。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维激光扫描的罐体容积测量装置，其特征在于所述的测站由三维激光扫描仪(1)、三脚架(2)和计算机(3)构成。

5.根据权利要求3所述的一种基于三维激光扫描的快速高精度罐体容积测量装置，其特征在于所述的罐体(5)包括罐车、储罐、罐式集装箱。

6.一种基于三维激光扫描的快速高精度罐体容积测量装置进行测量的方法，其特征在于测量步骤如下：

a.根据罐体的形状特点、空间位置和扫描需要的精度等制定相应的实验方案，其中实验方案包括确定扫描仪的型号、确定测站点的位置、扫描距离、扫描角度、扫描间距，控制数据采集质量；

b.利用三维激光扫描平台采集并获取罐体外表面的三维点云数据；

c.利用步骤b所获取的罐体外表面的三维点云数据使用空间重建单元进行空间三维建模，构建罐体的三维模型；

d.使用体积计算单元，分析罐体的三维模型，设为闭合空间Ω，根据三维激光扫描测量坐标系，构建一系列平行于xoy平面的平面，采用断面法计算罐体的容积，具体公式如下：

Vn=∫∫D[f(x,y)-Ln]dxdy]]>

式中，V_n为罐体容积；f(x，y)为闭合空间Ω在平面L_n以下的曲面方程；D为闭合空间Ω在xoy平面上的投影区域；L_n为平行于xoy平面的平面方程；N为所构建的一系列平行于xoy平面的平面个数；n＝1，2，...，N。

7.根据权利要求6所述的一种基于三维激光扫描的快速高精度罐体容积测量装置进行测量的方法，其特征在于步骤c所述的空间重建单元包括：对采集的三维点云数据进行粗差剔除、点云配准、点云滤波、点云空洞修补、点云分割、曲面重建数据处理后对点云进行空间三维建模，获取罐体的精确三维模型。