徕卡3D Disto的卧罐计量方法

张希波，袁 斌，丁国鑫

(徕卡测量系统贸易(北京)有限公司，北京 100020)

徕卡测量新技术应用专栏

徕卡3D Disto的卧罐计量方法

张希波，袁 斌，丁国鑫

(徕卡测量系统贸易(北京)有限公司，北京 100020)

目前国内加油站使用的储油罐多为一次性埋放，长期使用。而罐体在使用过程中不可避免地会发生变形、倾斜，对于长期使用埋在地下的卧式金属罐，需要及时对其容积进行检测。本文利用徕卡3D Disto尝试构建一个自动测量与生成卧式罐容积计量表的方法，并通过在PC端编程加以实现。

1 操作流程

该流程主要参照《卧式金属罐容积检定规程》(JJG 266—1996)进行设计制定。主要包括以下几个步骤：①将仪器固定在脚架上放入罐中；②水平扫描确定罐体走向及封头拐点位置；③扫描罐体横截面确定直径；④确定罐体纵横走向和倾斜，得到经过倾斜改正的罐体半径；⑤对罐体进行扫描计算并生成油罐容积表。如图1所示。

图1 3D Disto油罐计量现场

2 技术实现

2.1 3D Disto简介

3D Disto具有±3°的较大自动安平范围，水平与竖直方向双马达驱动，测量盲区相对常规仪器减小很多，架设更加灵活；采用安全的二级激光，测距精度可达1 mm。仪器虽然小巧，但测角精度仍然达到5″，完全满足卧罐计量的需求。针对不同工作的防爆需求，提供防爆标志为“Exib II BT4”的防爆版本与防爆标识为“Exia Ⅱ A T4 Ga”的石油区域可用的防爆版本。

2.2 初始化判断

(1) 通过支架将3D Disto放置在罐体下端位置，首先水平扫描罐体下方(扫描点P1—Px)，确定罐体走向，并初步判断罐体封头、拐点位置。如图2(a)所示。

(2) 测量点A、B、C(即罐体近似横截面上3点)，通过3点构成一个圆，计算圆筒半径R和过圆心的近似轴线L。如图2(b)所示。

(3) 沿罐体水平方向竖直扫描罐体上半段，扫描点T1—Tx。在步骤(1)初步判断位置的基础上，对其所在区间(软件设置区间大小)作逼近扫描，进一步精确罐体封头和拐点位置。确定罐体倾斜角度θ，修正在上一步中得到的半径R，并对轴线L作倾斜改正。如图2(c)所示。

图2 初始化判断过程

2.3 扫描方法

2.3.1 几何测量法

按照国家标准的计量规范，依次扫描卧罐两端封头、拐点，测量卧罐圈板断面，计算卧罐容积。测量30 m3的卧罐只需20 min左右，效率非常高。如图3所示。

图3 几何测量法

2.3.2 水平扫描法

依照初始判断的卧罐尺寸数据，由下至上扫描卧罐水平断面，通过积分计算出卧罐容积。该方法的成果精度完全满足国家千分之三的检定精度要求。如图4所示。

2.4 计算方法

各点相对坐标计算公式如下

图4 水平扫描法

各断面半径计算如下

建模计算容量：①通过仪器测量的点云数据构建立体三角格网，根据三角格网计算格网所围成的空间体积；②对罐体进行任意断面的切割；③根据相邻切割的断面计算所围成的容积，并生成容量表；④真实反映卧罐体积，容积计算精度高。如图5所示。

图5 卧罐三角网模型

3 技术分析

在中石油某加油站，针对同一个罐分别用灌水法与3DDisto作两次测算，该卧罐总容量为30m3，对比中最大差值为0.035m3，误差比率为1.17‰，符合规范规定的误差在3‰以内的要求。整个测量过程中，3DDisto不但环保，节约水资源，而且效率高出数倍。见表1。

另外，采用常规计量仪和传统几何法与3DDisto进行比测，该卧罐总容量为30m3。其中与计量仪对比中最大差值为0.062 1m3，误差比率为2.05‰，符合规范规定的误差在3‰以内的要求。与传统法对比中最大差值为0.063m3，误差比率为2.08‰，符合规范规定的误差在3‰以内的要求。见表2。

整个测量过程中，使用徕卡3DDisto无需人员下罐，更加安全。

表1 灌水法与徕卡数据对比

表2

4 结 语

徕卡3D Disto搭配卧罐精灵软件进行卧罐测量，相比传统方法速度更快，安全性更高，精度完全满足要求，已经在部分加油站投入使用。笔者相信在不久之后该技术会更加广泛地应用于实际工作中。