三维激光扫描仪大容量计量数据处理方法与软件开发

发布时间：2017-04-08 04:01

  本文关键词：三维激光扫描仪大容量计量数据处理方法与软件开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：立式圆筒形金属油罐（立式罐）和地下储油洞穴等是原油、燃料油等能源物质的主要储存器具，立式罐同时也是大宗液态能源物质贸易交接的主要计量器具，属于国家强制检定计量设备。快速、准确地测量这些大型容器的容积是大型能源储运工程的基本要求。本文对用于大容量测量的三维激光扫描法进行了算法研究，开发了相应软件，并通过实际测试验证了该方法的可行性和准确性。论文分为以下几个部分： 第一部分：大容量计量技术的研究现状。分析了立式罐容积测量中围尺法、径向偏差法、全站仪法等方法存在的问题，简单介绍了地下水封岩洞库容量计量方法。对基于三维激光扫描技术的大容量计量方法的研究现状进行了总结，该方法中利用三维激光扫描仪获取容器表面点云数据，进行三维模型重构，配合相应的大容量计量检定管理系统软件可计算罐体总容积、建立容积表。 第二部分：三维激光扫描法容积测量的算法研究。研究了基于点云分析的大容量器具的容积计算模型，横截面内点云数据的预处理过程与方法：粗差剔除、点云排序、点云滤波、点云精简；计算罐体横截面圈板半径的最小二乘法、加速迭代法、等效面积法；基于点云分析的立式罐底部排量、罐体倾斜度的计算方法。 第三部分：软件开发。在.Net平台上基于c#、Access数据库编写的Winform桌面应用程序“大容量计量检定管理系统”。该软件系统采用人机交互的方式，界面美观友好，可以快速准确地计算、打印容积报表。 第四部分：试验验证。选用Leica HDS7000三维激光扫描仪进行了试验测试，，以某2万立方米立式罐为测试对象，检验了HDS7000三维激光扫描仪和相关方法在容量计量中的重复性、复现性。试验测试发现随着入射角的增大，测量偏差增大，建议入射角不超过60°。以某5000立方米的立式罐为对象，验证了三维激光扫描法和大容量计量检定管理系统软件的准确性。以房间和洞穴测试试验，验证了三维激光扫描法在地下水封岩洞库容量计量中的可行性。
【关键词】：三维激光扫描技术 容量计量 点云数据
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP274.2;TN249
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目次10-12
• 图清单12-14
• 表清单14-15
• 1 绪论15-20
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 大容量计量的研究现状及存在的问题16-18
• 1.2.1 立式罐容量计量的研究现状及存在的问题16-17
• 1.2.2 地下水封岩洞库容量计量的研究现状及存在的问题17-18
• 1.3 三维激光扫描技术在大容量计量中的应用18-19
• 1.4 论文研究的主要内容与创新点19-20
• 1.4.1 主要研究内容19
• 1.4.2 论文研究的创新点19-20
• 2 基于三维激光扫描法的大容量计量方法研究20-30
• 2.1 基于三维激光扫描法的大型立式罐容量计量方法20-27
• 2.1.1 立式罐容量计算模型20-21
• 2.1.2 立式罐切片内点云数据的处理方法与半径计算方法21-25
• 2.1.3 基于点云分析的底部排量计算方法25-26
• 2.1.4 基于点云分析的罐体倾斜度计算方法26-27
• 2.2 基于三维激光扫描法的地下水封岩洞库容量计量方法27-30
• 2.2.1 地下水封岩洞库容量计算模型27-28
• 2.2.2 地下水封岩洞库切片内点云数据的处理过程与方法28-30
• 3 基于三维激光扫描法的大容量计量检定管理系统开发30-43
• 3.1 系统设计30-31
• 3.1.1 系统目标30
• 3.1.2 开发工具选择30
• 3.1.3 系统功能结构30-31
• 3.2 系统预览与案例操作31-43
• 3.2.1 立式罐容积表的建立33-41
• 3.2.2 地下水封岩洞库容积表的建立41
• 3.2.3 查询与帮助41-43
• 4 试验验证43-62
• 4.1 点云数据采集43-48
• 4.1.1 三维激光扫描仪（HDS7000）简介43-44
• 4.1.2 数据采集流程44-48
• 4.2 三维激光扫描法在大型立式罐容量计量中的试验验证48-59
• 4.2.1 与全站仪法的比对验证48-54
• 4.2.2 重复性、复现性、入射角试验54-59
• 4.3 三维激光扫描仪法在地下水封岩洞库容量计量中的试验验证59-62
• 4.3.1 试验系统59
• 4.3.2 与手工测量法的比对验证59-62
• 5 总结与展望62-66
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-66
• 参考文献66-69
• 附录 A 立式罐容量计量中的参数修正69-71
• 附录 B 部分代码71-78
• 作者简介78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡敏捷;阎利;张毅;;基于舱室三维重建模型的舱容计量技术研究[J];船舶设计通讯;2012年01期

2 何建邦;励惠国;;地下水封石洞油库的计量方法[J];勘察技术;1979年01期

3 未永飞;杜正春;姚振强;;中值滤波在激光雷达点云数据预处理中的应用[J];激光技术;2009年02期

4 罗大兵,高明,王培俊;逆向工程中数字化测量与点云数据处理[J];机械设计与制造;2005年09期

5 廉育英;具导轨光学径向测量仪计量方法与校准[J];计量技术;2005年07期

6 茅振华;陈挺;周闻青;;激光扫描仪在容积测量中的应用[J];上海计量测试;2011年06期

7 蒋文科;钟高建;刘占兵;;基于光学扫描的点云数据处理系统研究[J];实验室研究与探索;2007年11期

8 杜国敏;耿晓梅;徐宝华;;国外地下水封岩洞石油库的建设与发展[J];油气储运;2006年04期

9 魏东吼;屈丹安;;盐穴型地下储气库建设与声纳测量技术[J];油气储运;2007年08期

10 毕雅宁,佟仕忠,付贵增,林国庆;立式罐底量增量测量系统[J];仪器仪表学报;2005年S1期

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本文编号：292002