1、作者簡介：楊李虎.1980.05.山西運城.國家大容量第二計量站.工程師.大容量計量。 周建軍.1984.06.北京。北京華泰天儀科技有限公司.臥式金屬罐徠卡3DDisto測量儀法現場檢測設備與方法研討楊李虎，周建軍國家大容量第二計量站，山西省運城市中銀大道198號 044000 上海磐坤測繪科技有限公司 上海， 210012 嘉興市計量檢定測試所 浙江嘉興 摘要：本文針對加油站地埋臥式金屬罐用徠卡3DDisto檢測方法，應用于測量加油站地埋臥式罐容積，并以幾何測量法與容量法參比依據對20m³臥式罐的測量數據進行比對，該方法與幾何法具有較好的一致性，驗證了采用徠卡3DDisto自動測

2、量加油站地埋臥式罐容量的可行性。表明該方法解決了測量人員入罐測量的安全隱患,具有測量自動化程度高、可降低測量勞動強度、速度快等特點。關鍵詞：計量器具；臥式金屬罐；激光測距法；容量表；中圖分類號：TB938.3 文獻標示碼：A 文章編號：2011-00Paper Title (英文題目和摘要為可選項)Author Name 1, Author Name 2, Author Name 3, Author Name 4, Author Name 5, Author Name 6(Address)Abstract: English Abstract.Key words: Key word 1; Key

3、 word 2; Key word 3; Key word 4; Key word 5; Key word 61 序言隨著石油銷售企業對加油站進、銷、存閉環管理的深化和油品數質量精細化管理水平的不斷提高，加油站廣泛使用臥式金屬罐作為油品計量容器，目前，現行有效的測量方法為JJG 266-1996臥式金屬罐容積檢定規程1和GB/T 17605-1998石油和液體石油產品臥式圓筒形金屬油罐容積標定法（手工法）2。由于加油站建筑規范和安全等條件的要求，埋于地下在使用中的臥式罐存在罐內殘留油蒸氣安全隱患，檢測人員無法進入罐內測量等問題，因此基本無法按JJG 266或GB/T 17605技術要求實施幾何

4、法測量臥式罐容積。目前只能采用高精度流量計和液位儀構成的容量法設備標定加油站使用中的地埋臥式罐容積，但該方法在標定使用中臥式罐容積時，存在涉及配合部門多，測量前加油站需停業，測量持續時間長，并且該設備存在很多不穩定因素導致測量精度的不確定性增大，由以上問題顯現出該方法既費時又費力，標定工作效率低等不足。為解決地埋臥式罐容積后續檢定及容積表引起的計量不準確等問題，筆者率先考慮到全自動激光臥式罐測量方法并于2011年開始研究。近幾年，隨著測量儀器技術的飛速發展，結合立式油罐檢定測量儀檢定設備的成熟應用，利用徠卡3DDisto的既測角測距高智能化、高精度、大存儲量及系統開放性特點，筆者結合軟件開發人

5、員按照JJG 266規程幾何測量法開發出臥式油罐測量軟件及數據處理軟件。筆者通過3DDsito臥式罐容積標定設備在浙江嘉興某加油站地埋臥式罐反復做測量比對，論證該方法的可行性，為應用該方法測量地埋臥式罐容量打下良好的技術基礎。2 加油站地埋臥式罐容量徠卡3DDisto內測方法概要臥式罐是由中間圓筒體和兩端封頭構成，因此應用徠卡3DDisto電子測角、測距的三維坐標測量功能，在罐內分別對圓筒體和兩端封頭進行激光掃描測量得到各測點三維點云坐標數據，如圖1方法示意圖。然后經過容積計算后處理軟件自動處理測量數據，擬合油罐中軸線計算出圓筒體和封頭的形體，則可得到臥式罐的內直徑、筒體長度、封頭高度、封頭半

6、徑、罐體傾斜等幾何數據，按JJG 266-1996檢定規程計算編制出臥式罐容積表。應用在臥式罐容積測量的徠卡3DDisto采用無棱鏡測距模式，測程范圍為0.550m，測距重復性為1mm10米范圍內；測角重復性為5，有軸系誤差自動補償功能。測量系統防爆等級為本安ExiaIIBT4，滿足標定現場的防爆要求。如下圖1 內測法臥式罐容積測量示意圖注：地埋臥式罐 3DDisto支架 激光掃描線 地面3. 加油站地埋臥式罐容量徠卡3DDisto內測方法應用3.1 我們采用徠卡3DDisto儀測量系統對加油站四個20m³臥式罐進行測量，被測臥式罐是嘉興市計量所幾何測量標準臥式罐，打開臥式罐計量口人

7、孔，將徠卡3DDisto固定安放在專用罐內測量支架上，然后將支架及測量儀從人孔放入臥式罐內部，再在人孔口垂直固定好支架，測量人員不需進入罐內。3.2 用數據線或者wifi連接罐內徠卡3DDisto和罐外電腦，在罐外啟動電腦中的臥式罐容量測量軟件，點擊連接按鈕，電腦與徠卡3DDisto聯機，徠卡3DDisto自動調整為水平狀態。3.3 控制電腦上的測量軟件，首先設置測量參數，讓儀器確定罐的走向，確定好儀器走向后，儀器開始自動測量，首先先測量筒體部分，先局部掃描確定長度和半徑與實際基本吻合。下一步根據罐體半徑大小和罐內附件情況，在軟件中分別設置封頭類型、封頭測量環數、需要測量的圓筒體上垂直截面個數

8、、每個垂直截面上需測量的點數及計量口位置（確定下尺點）等參數。3.4 測量儀按程序設計對圓筒體和封頭采用垂直掃描方式自動進行掃描測量，并記錄各測點的水平角、天頂距、斜距形成點運坐標數據文件在電腦中，由后處理軟件計算。4.容積計算后處理軟件坐標數據處理4.1 點云數據導入。在PC電腦中啟動臥式罐容量計算后處理軟件，導入罐測量點云坐標數據文件。即可得到罐體內部測量點云三維視圖，見圖2所示。圖2 罐體測點點云三維視圖4.2 臥式罐坐標數據分析算法。以徠卡3DDisto測量系統采集的數據為點云數據，針對臥式罐曲線截面不規則的特點，采用曲率計算方法自動識別弧線段和直線段，點云數據處理一般包含下面幾個步驟

9、：4.2.1預處理噪聲去除、多視對齊、數據精簡、曲面重構，確定三維空間中圓柱體的軸向姿態。4.2.2臥式罐坐標數據分析算法的關鍵在于主筒體的擬合計算，這里采用了Lukacs等提出的二次曲面忠實距離（Faithful Distance）方程及其相應的擬合求解技術。首先對圓柱面重新進行參數化，如圖3所示。4.2.3目前存在各種形狀的封頭，因此用二次曲面進行擬合，然后根據三維視圖在處理時進行人工干預，正確識別選擇封頭的形體、封頭與筒體的搭接部位。4.2.4通過罐內形體擬合后，計算求得臥式罐圓筒體的直徑、圓筒長以及兩端封頭的半徑、封頭高度等幾何參數。另外在計算圓筒體各圈板半徑的同時，還可得到筒體圓心坐

10、標，通過比較各圈板的坐標，可以得到罐體的傾斜度。4.2.5根據計算所得到的內部幾何參數數據，編制生成高度間隔為1mm的容積數據，最后導出符合JJG 266-1996檢定規程格式要求的電子文件格式臥式罐容積表。5. 測量結果比對驗證5.1徠卡3DDisto測量地埋臥式罐幾何測量結果驗證。筆者分別采用徠卡3D法和幾何法對嘉興中石油四座20m³標準臥式罐進行了比對測量，測量結果見表1所示表1 臥式罐筒體直徑、筒體長度測量結果數據 徠卡測量儀法幾何法平均筒體內直徑，mm平均內筒體長，mm平均內總長，mm平均內直徑，mm平均內筒體長，mm平均內總長，mm22014537499122004526

11、4985左封頭高度，mm右封頭高度，mm左封頭高度，mm右封頭高度，mm446462450468由此可見，徠卡3D測量求得的臥式罐筒體內直徑等結果與傳統幾何法相比基本一致，符合性較好，其精密度能夠滿足JJG 266-1996檢定規程的技術要求。5.2 油罐分段容積和總容量數據的準確性驗證。我們把徠卡3D測量儀測量計算得到的容積數據與幾何法容積數據做了比對，比較結果見表2所示。表2 20m³地埋臥式罐總容積、分段容量比對數據表高度，mm徠卡3D測量數據，L幾何測量法，L差值，L2007867824400231923088600425542371880064436418251000877

12、4874331120011156111183814001349713463341600157061598323180017645176133220001923519192432200201322009745通過使用3D測量儀法和幾何法測量兩座油罐容量的比對數據統計分析，數據樣本比較滿意。20m³臥式罐總容積誤差為45L，相對誤差0.00225，小于JJG 266-1996臥式金屬油罐容量檢定規程中總不確定度不大于0.4%（k=2）的要求，驗證了3DDisto法測量臥式罐容量具有可行性。6. 結論應用徠卡測量儀內測法測量加油站地埋臥式罐容積的方法和設備，符合JJG 266-1996臥式

13、金屬油罐容積檢定規程技術要求，并具有以下優勢：(1) 設備重量輕體積小，操作快速簡捷，自動化測量程度高，測量一個30m³地埋臥式罐的時間小于1h。(2) 對比試驗表明，以幾何測量法為參考依據，徠卡3DDisto內測法油罐容積表準確度高，測得的滿量程容量相對誤差為0.016%，驗證了該方法的有效性。(3) 實現了無須人員進入油罐測量，解決了測量人員入罐內的安全隱患，同時大大減少了加油站在測量過程中的停業時間。(4) 與幾何測量法和容量法相比可明顯降低地埋臥式罐測量勞動強度，標定工作效率較高。因此，徠卡3DDisto內測法可代表臥式罐容積標定自動化測量的發展方向。但應用該方法在實際測量時需要對臥式罐進行清罐使