[发明专利]高精度远程坐标机

说明书

提供了一种校准结构的方法。所述方法包括将系链的第一端固定到所述结构的外表面上的固定位置处的装置上，将无人飞行器附接到所述系链的第二端，使所述无人飞行器在拴系到所述固定装置上的同时沿围绕所述结构的轨迹移动，使用所述无人飞行器在所述轨迹的路线上扫描所述结构的外表面，以获得所述结构外表面的映射，确定所述无人飞行器相对于所述固定装置的位置；并基于i)所述确定的无人飞行器相对于所述固定装置的位置，以及ii)所述结构外表面的映射来校准所述结构。

技术领域

本发明涉及结构校准和映射方法，并且尤其涉及使用无人飞行器(UAV)，三维映射较大物体的技术。

背景技术

在石油和天然气工业中，定期校准储罐的容积，以便能够准确地确定罐中的燃料量。通常，使用液位计确定罐中的燃料量。然而，位于经受较高平均温度的环境中的储罐往往会不均匀地膨胀。膨胀常常难以准确测量，并且可对总体积产生明显影响。当罐的容积变化时，基于罐静态容积的标准液位计读数的准确性会降低。燃料水平读数不准确会导致系统低估燃料资产，并导致保管转让期间的收入损失。

增加储罐校准的频率可以提高准确性，并产生财务效益。然而，通常使用的校准技术通常需要过长的时间来执行，例如每个罐3至8小时。这些冗长技术会引起对储罐运行的严重破坏，可以安排这些储罐几乎连续进行产品转移。

因此，需要一种适用于大型结构例如储罐的校准技术，该校准技术既要高度准确，又对其操作的影响最小。

发明内容

本发明的实施例提供了一种校准结构的方法。所述方法包括将系链的第一端固定到所述结构的外表面上的固定位置处的装置上，将无人飞行器附接到所述系链的第二端，使所述无人飞行器在拴系到所述固定装置上的同时沿围绕所述结构的轨迹移动，使用所述无人飞行器在所述轨迹的路线上扫描所述结构的外表面，以获得所述结构外表面的映射，确定所述无人飞行器相对于所述固定装置的位置；并基于i)所述确定的无人飞行器相对于所述固定装置的位置，以及ii)所述结构外表面的映射来校准所述结构。

在该方法的一些实施方式中，无人飞行器围绕所述结构的轨迹是圆形路径。固定装置可以位于所述结构的顶面上。

在一些实施例中，固定装置包括激光扫描仪，并且无人飞行器包括安装的反射器。激光扫描仪和安装的反射镜共同确定了无人飞行器相对于固定装置的位置。

在其他实施例中，固定装置包括具有角编码器的系链卷轴，和应变传感器。在此类实施例中，使用应变传感器来测量使用应变传感器的系链上的应变，并且基于所测得的应变来确定无人飞行器与固定装置之间的距离。另外，使用角编码器确定无人飞行器和固定装置的角度位置。

在一些实施方式中，无人飞行器可以包括激光扫描装置，所述激光扫描装置在扫描期间产生所述结构的外表面的点云。无人飞行器还可包括三个推进器。

本发明的实施例还提供了一种用于校准结构的系统。该系统包括位于该结构外表面上的固定位置处的装置，具有第一端和第二端并且第一端固定至所述固定装置的系链，以及附接到所述系链第二端的无人飞行器，所述无人飞行器包括扫描装置。所述无人飞行器可操作以在拴系到所述固定装置的同时沿着围绕所述结构的轨迹移动，并且在所述轨迹的路线上扫描所述结构的外表面以获得所述结构的外表面的映射。基于i)所述无人飞行器相对于所述固定装置的已知位置，以及ii)所述结构外表面的映射来校准所述结构。

无人飞行器可以包括多个推进器，并且可操作以控制推进器以保持系链中的拉力，从而沿圆形轨迹移动，并且在一些实施方式中，固定装置位于该结构的顶面上。

在一些实施例中，所述固定装置包括激光扫描仪，并且所述无人飞行器包括安装的反射器，并且所述激光扫描仪和安装的反射器一起确定所述无人飞行器相对于所述固定装置的位置。