专利名称：基于三维激光扫描的高精度大容积测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度温度压力补偿的大容积测量装置，尤其是能检定油罐容积的计量检定装置。
背景技术：
目前，大容积容器的计量检定均是采用人工钢卷尺测量容器在不同高度处的周长，以规则图形作为拟合目标进行拟合，计算容器截面积，对容器在高度方向分段，以分段高度与截面积相乘得到分段体积后相加得到容器体积。但是这种方法由于需要人工在高空作业，因此对测量条件要求严格，而且测量结果采用规则图形进行拟合，带来了较大的误差，不利于计量检定的开展。近年来，人们还研究出了采用全站仪测量大容积容器的方法， 但是全站仪只能在容器内使用，容器外测量准确度急剧下降，因此需要把容器清空后才能测量，而且全站仪采用单点扫描的方式，测量时间比较长，因此对环境的稳定性要求很高， 其测量精度和稳定性往往达不到计量检定的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三维激光扫描的高精度大容积测量装置及其方法。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下本发明基于三维激光扫描的高精度大容积测量装置包括激光扫描仪、一个以上温度传感器、数据采集卡和PC机，所述数据采集卡分别与所述激光扫描仪、各温度传感器和 PC机电连接。进一步地，本发明上述测量装置还包括与所述数据采集卡电连接的液位计或者一个以上分别与所述数据采集卡电连接的压力变送器。本发明利用上述装置测量大容器的容积的一种方法包括如下步骤1)将所述激光扫描仪置于不带液的目标大容器内，并将各温度传感器分别固定安装在所述目标大容器的侧壁上；2)所述激光扫描仪对所述目标大容器的内部表面进行扫描获得所述目标大容器的内部表面的空间坐标数据；3)所述数据采集卡采集所述空间坐标数据和各温度传感器所测得的目标大容器的侧壁的温度数据，并将所述空间坐标数据和温度数据传送到所述PC机；4)所述PC机先将所述空间坐标数据的噪声消除，后利用所述消除噪声后的空间坐标数据得到所述目标大容器在不同高度处的横截面面积，再根据所述各横截面面积计算得到所述目标大容器的容积；5)利用以下公式⑴对步骤4)所得到的目标大容器的容积进行修正，
权利要求
1.一种基于三维激光扫描的高精度大容积测量装置，其特征是包括激光扫描仪(1)、 一个以上温度传感器(2)、数据采集卡(3)和PC机(4)，所述数据采集卡(3)分别与所述激光扫描仪(1)、各温度传感器(2)和PC机(4)电连接。
2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的高精度大容积测量装置，其特征是还包括与所述数据采集卡(3)电连接的液位计(5)或者一个以上分别与所述数据采集卡(3) 电连接的压力变送器(6)。
3.一种使用权利要求1的装置测量大容器的容积的方法，其特征是，包括如下步骤1)将所述激光扫描仪(1)置于不带液的目标大容器(7)内，并将各温度传感器(2)分别固定安装在所述目标大容器(7)的侧壁上；2)所述激光扫描仪(1)对所述目标大容器(7)的内部表面进行扫描获得所述目标大容器(7)的内部表面的空间坐标数据；3)所述数据采集卡(3)采集所述空间坐标数据和各温度传感器(2)所测得的目标大容器(7)的侧壁的温度数据，并将所述空间坐标数据和温度数据传送到所述PC机(4)；4)所述PC机(4)先将所述空间坐标数据的噪声消除，后利用所述消除噪声后的空间坐标数据得到所述目标大容器(7)在不同高度处的横截面面积，再根据所述各横截面面积计算得到所述目标大容器(7)的容积；5)利用以下公式(I)对步骤4)所得到的目标大容器(7)的容积进行修正，
4.一种使用权利要求2的装置测量大容器的容积的方法，其特征是，包括如下步骤a)将所述激光扫描仪⑴置于目标大容器(7)的外部，将各温度传感器(2)分别固定安装在所述目标大容器(7)的侧壁上；并在目标大容器(7)内放置所述液位计(5)或各压力变送器(6)；b)用所述激光扫描仪(1)对所述目标大容器(7)的外表面进行扫描获得所述目标大容器(7)的外表面的空间坐标数据；c)所述数据采集卡(3)采集所述空间坐标数据和各温度传感器(2)所测得的目标大容器(7)的侧壁的温度数据，并采集所述液位计(5)所测得的液位数据或者各压力变送器 (6)所测得的压力数据，后将所述空间坐标数据和温度数据、以及液位数据或者压力数据传送到所述PC机(4)；d)所述PC机(4)先将所述空间坐标数据的噪声消除，后利用所述消除噪声后的空间坐标数据得到所述目标大容器(7)在不同高度处的横截面面积，再根据所述各横截面面积计算得到所述目标大容器(7)的容积；e)利用公式(II)对步骤d)所得到的目标大容器(7)的容积进行修正，
全文摘要
本发明公开一种基于三维激光扫描的高精度大容积测量装置及方法。其中，测量装置中的数据采集卡分别与激光扫描仪、各温度传感器和PC机电连接。该测量装置进一步还包括与数据采集卡电连接的液位计或一个以上分别与数据采集卡电连接的压力变送器。本发明通过三维激光扫描仪获得容器表面点云数据，进而获得容器容积；通过辅助的温度传感器获得被测容器温度，再对测量的容积结果进行温度补偿，来修正由于容器温度分布对容积测量结果的影响。对于带液容器，还通过液位计或者压力变送器测量液体的压力情况，来修正溶液压力对容积测量结果的影响。本发明可以对油罐等大体积容器进行快速测量，其测量精度使其可以进一步应用于计量检定校准。
文档编号G01B11/24GK102322815SQ20111015681
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月12日 优先权日2011年6月12日
发明者胡涤新, 茅振华, 詹志杰, 郑建英, 陈哲敏, 陈挺 申请人:浙江省计量科学研究院