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        公司新聞

        三維掃描油罐形體檢測報告

        發布時間:2020-8-3 15:05:26


        使用儀器:賓得S-3180V

        人員配備:外業1人、內業1人

        作業時間:外業1小時、內業數據分析約4小時

        成果需求:半徑偏差值、凹凸度、變形分析



           目的                       

        利用賓得S-3180V三維激光掃描儀對油罐內部進行掃描,獲取點云數據,通過后處理軟件對點云數據進行分析,獲取所需要的數據。


           外業工作                  

        通過爬梯進入6009號油罐,由于油罐內部形狀均勻,遮擋物較少,并且于油罐中心位置附近有可架設儀器的穩定平臺,因此,只需要一站掃描,即可獲取所需點云數據。

        將三腳架架設于油罐中心軸附近的平臺上,固定,調平,然后將掃描儀固定于三腳架上,利用底部基座調平。掃描儀開機,進行項目、文件、路徑等設置,為了在短時間內獲取較好的點云數據,將掃描分辨率設置為高,質量設置為普通,掃描時間自動估算為3分20秒,然后開始掃描。掃描結束后,自動進行全景照片拍攝,時間約為3分鐘,整個掃描過程只需不足20分鐘,整個外業工作約1小時。


           內業工作                  

        掃描結束后,將掃描得到的數據導入到LaserControl軟件中,進行數據的著色、過濾及格式轉換等預處理。

        在LaserControl軟件中,可以查看全景圖像、點云數據及平面位置圖。

        利用全景照片,可對點云數據進行著色,著色后的點云數據,能夠更加方便后期的數據分析。

        掃描儀所拍攝的全景照片

        全景方式查看

        最初掃描所得到的點云數據是灰度點云數據,根據需要,可以利用LaserControl軟件的著色功能,對灰度點云進行著色。

        著色工具欄

        著色后的點云數據俯視圖

        著色后的點云數據三維視角圖

        將掃描數據導入LaserControl軟件后,會自動在平面位置圖中,顯示出各站的掃描儀位置、相互間距離及掃描順序。也可以根據需要在視圖中調整各站掃描儀的位置、距離及掃描順序。

        平面位置圖

        利用LaserControl軟件的過濾功能,能夠對噪音點進行過濾。

        過濾模塊

        對點云數據降噪處理后,得到完全沒有噪音的點云數據,再利用LaserControl軟件的數據轉換功能,生成.asc通用格式的文件,接著導入到polyworks等軟件中,進行數據的提取和分析。

        數據轉換模塊


           POLYWORKS—專業的檢測軟件                  

        POLYWORKS軟件是一款功能強大的點云數據后處理軟件,已經在全世界廣泛應用著,尤其是在檢測方面。在軟件中專門設置了檢測模塊,為用戶提供專業的檢測模式。

        POLYWORKS主界面

        檢測模塊界面

        打開檢測模塊后,將轉換成.asc通用格式的點云數據導入到檢測模塊中。

        未修整的點云數據

        選中非檢測部分的點云數據,按刪除鍵,十分輕松地就能夠去除掉無用的點云,而得到一個完全有用的點云數據。

        修整后的點云數據圖

        點云上的每一個點的坐標值能夠實時顯示。

        顯示坐標的點云數據圖


           變形分析                  

        獲取的點云數據既可以和設計模型比對,也可以和不同時間掃描的點云數據比對,進行變形分析工作。通過彩色誤差分布圖的形式來表現整體的變形情況。

        比較之后任意位置的點坐標的偏移值可以通過注釋的形式標注出來,并且導入到EXCEL或WORD表格中,方便以后的數據統計。

        變形比對

        注釋標注偏離信息

        輸出表格

        由于油罐的第一圈罐壁不可見,第二圈罐壁只能看到2/4以上部分,因此,檢測比較的基準圓及基準半徑選在第二圈罐壁的3/4處。

        在LaserControl軟件中,對罐壁距離做一下測量得到以下結果:

        第三圈罐壁寬度:2.2622m

        第二圈罐壁可見部分寬度:0.6214m

        已知2-7圈罐壁每圈寬度均為2.26m,8-9圈罐壁各為1.7m。

        所以,基準圓位置為高出泡沫擋板0.0564m位置

        經過測量,基準圓的位置確定在高于點云數據最低點一個點間距離(即0.056m)位置。

        通過特征創建功能,在點云數據上建立一個向量特征。通過沿自定義向量的形式,創建斷面,斷面間隔設置為:1.13m(2.26m/2)。因為8-9圈罐壁的寬度為1.7m,因此,需要先刪除8-9圈內的斷面,得到2-7圈罐壁的斷面。

        向量

        斷面創建工具

        2-7圈罐壁斷面

        單獨創建第七圈4/4處斷面,以第七圈4/4處斷面為起始位置,至點云數據最高點建立一個向量特征,沿此向量創建斷面,斷面間隔設置為:0.425m。斷面創建后,分別刪除這兩圈的2/4處和4/4處。這樣就得到了整個罐壁檢測位置的水平斷面。斷面間隔距離變化的位置,也由兩條向量表現出來。

        整體水平斷面

        隱藏除第二圈3/4處斷面以外的斷面,以此斷面及罐體高度為特征,創建一個圓柱體。此時,已經可以大致地看出罐壁的變形情況了。

        圓柱

        以圓柱為為軸基本元素,以徑向方式創建垂直斷面,角度間隔7.5度,將爬梯后方位置的罐壁上的點作為起始位置。由于第49條垂直斷面不作為數據使用,故可以刪除或保留。

        垂直斷面起始位置

        垂直斷面

        這樣,全部測點的位置就被確定下來了。

        測點位置

        利用特征創建功能,將所有水平斷面創建為平面特征,將所有垂直斷面創建為多義線特征,在通過平面與多義線相交的方式,創建所有測點位置的點特征(名義值)。創建時,按平面順序一一創建,即按照罐壁分段位置創建,創建完一圈測點后,緊接著測量測點到圓柱軸的距離(即到第二圈3/4處圓心在平面投影點的距離),這樣,既可以隨時糾正操作錯誤,又方便后面的報告生成。

        平面與多義線

        半徑

        獲得了所有半徑的數據后,逐一生成每個斷面的半徑數據的報告,然后導入到EXCEL表中。生成全部半徑數據的報告后,全部導入到EXCEL文檔中后,就能夠很容易地提取出半徑的數據,導入到規范的數據表格中。每個測點、距離特征、斷面、多義線及平面,都有詳細的區分命名,所以不容易將數據弄混。

        詳細數據另附EXCEL文檔。

        以水平方向斷面建立多義線。

        第二圈3/4處斷面為基準,建立一個平面,然后將所有多義線投影到這個平面上。

        局部放大后,可以通過線的顏色來了解偏離度。


           總  結                  

        這個測量和分析過程用時不到5小時,利用賓得S-3180三維激光掃描儀,在滿足精度和數據量的前提下,我們不僅能夠更加高效方便地獲得油罐內壁上面點的信息,而且還能利用后處理軟件全面的功能,簡單輕松地處理海量的測點數據。三維激光掃描儀攜帶便利,架設及操作非常簡單,外業工作時,只需要攜帶一臺掃描儀和一個三腳架即可進行數據采集工作。掃描儀的體積只比全站儀稍稍大了一點點,通過高速的掃描,在2、3分鐘內,就能夠獲得海量的測點信息,這是常規測量儀器不能比擬的。在獲取點云數據之后,其他的工作就可以在辦公室里進行了。這樣就減少了外業工作的時間,同時也降低了外業工作的危險性。內業的數據處理,簡單快捷,能夠將生成報告的數據,直接導入到OFFICE軟件中。如今,三維激光掃描儀已經廣泛地應用在各行各業中,使用三維激光掃描儀進行形體檢測,也將會使這項工作變得更加精確、快捷。




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