本發(fā)明屬于無損檢測，尤其涉及一種用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、立式罐體，作為一種工業(yè)中廣泛使用的介質(zhì)儲存設(shè)備，具有多種特點(diǎn)和用途。立式罐體是指整體豎直立放的儲存設(shè)備，其結(jié)構(gòu)通常由罐體、支撐腳、進(jìn)出料口、放空口、檢查口等部分組成。罐體一般采用不銹鋼材質(zhì)制成，具有較高的強(qiáng)度、耐腐蝕性和密封性能。立式罐體可根據(jù)不同需要定制容積大小，且占地面積小，適用于高層建筑和大型罐體場。立式罐體廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域，如石油、化工、食品、醫(yī)藥等。它們用于儲存各種氣體、液體和固體物料，如煤氣、液化氣、燃料、水、液態(tài)石油化工原料和產(chǎn)品等。在石油行業(yè)中，立式罐體常用于儲存原油、成品油等；在化工行業(yè)中，則用于儲存各種化工原料和產(chǎn)品；在食品行業(yè)中，則用于儲存果汁、飲料等液體食品。

2、在立式罐體的諸多參數(shù)中，其內(nèi)徑是一個關(guān)鍵的參數(shù)。立式罐體的內(nèi)徑是其水平方向上的尺寸，直接決定了罐體的橫截面面積和總體積，從而影響其儲存容量。內(nèi)徑的變化也會影響罐體的受力分布，需要進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，以確保罐體在正常使用過程中的安全穩(wěn)定。內(nèi)徑還直接影響到罐體的經(jīng)濟(jì)效益。內(nèi)徑的選擇還與其他參數(shù)密切相關(guān)，例如，罐底的厚度和高度、進(jìn)出料口的位置和尺寸等。這些參數(shù)的合理匹配可以確保罐體的正常運(yùn)行和長期穩(wěn)定性。內(nèi)徑的大小還會影響到罐體的維護(hù)和管理。內(nèi)徑較大的罐體在清洗、檢修和取樣等方面可能會更加困難，需要采用特殊的設(shè)備和方法來進(jìn)行操作。因此，需要對立式罐體的內(nèi)徑進(jìn)行測量。目前有如下幾種測量方法：

3、第一種方法是鋼卷尺測量法。通過鋼卷尺測量儲罐第一圈板外3/4處的周長，并據(jù)此計(jì)算出其外徑。以此為標(biāo)準(zhǔn)，使用徑向偏差測量儀(如c-3型或類似設(shè)備)測量其他各圈板的直徑，并與第一圈板的外徑進(jìn)行比較，得到相應(yīng)的徑向偏差。然后，通過徑向偏差數(shù)據(jù)修正得到各圈板的實(shí)際內(nèi)徑。第二種方法是全站儀測量法。將全站儀穩(wěn)定安裝在儲罐附近的適當(dāng)位置，通過輸入測量點(diǎn)位置參數(shù)進(jìn)行自動測量。全站儀可以測量儲罐各圈板在不同高度處的直徑，并通過數(shù)據(jù)處理得到內(nèi)徑數(shù)據(jù)。這兩種方法操作過程較為復(fù)雜。第三種方法是三維激光掃描技術(shù)，三維激光掃描技術(shù)利用激光測距原理，對目標(biāo)表面密集點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息和反射率信息進(jìn)行記錄，并通過計(jì)算機(jī)處理得到目標(biāo)物的三維模型。在儲罐內(nèi)徑測量中，該技術(shù)可以精確獲取儲罐內(nèi)壁的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算出內(nèi)徑。作為一種精密的測量儀器，目前的三維激光掃描儀以進(jìn)口設(shè)備為主，價(jià)格昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有方法測量過程復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一方面，所述用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置，包括主機(jī)、三腳支架、旋轉(zhuǎn)平臺及旋轉(zhuǎn)桿和多個激光模塊，其中所述旋轉(zhuǎn)平臺安裝于三角支架頂部，所述旋轉(zhuǎn)桿安裝至旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)中心軸位置，所述多個激光模塊沿高度方向等間距安裝在旋轉(zhuǎn)桿上部分，且朝同方向設(shè)置，所有激光模塊出射光線平行且位于同一平面。

4、進(jìn)一步的，所述三角支架各支腳的長度單獨(dú)可調(diào)。

5、進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)平臺包括一塊剛性材料的基底，所述基座固定至三腳架頂部，所述基底上安裝有高精度伺服電機(jī)。

6、進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)桿采用輕質(zhì)的剛性材料制作。

7、進(jìn)一步的，所述激光模塊的間距設(shè)置為100mm到300mm之間。

8、進(jìn)一步的，所述主機(jī)通過電纜與旋轉(zhuǎn)平臺、激光模塊連接，提供電源并且進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示。

9、另一方面，所述測量立式罐體內(nèi)徑的方法基于所述裝置實(shí)現(xiàn)，所述方法包括下述步驟：

10、步驟s1、將裝置置于立式儲罐底板中心位置，調(diào)整三腳支架的三個支腳的高度并固定好三腳支架，使旋轉(zhuǎn)平臺盡量和儲罐底板平行，此時(shí)旋轉(zhuǎn)桿的旋轉(zhuǎn)軸和立式儲罐的中心軸基本平行；

11、步驟s2、測量過程中，控制旋轉(zhuǎn)平臺上的伺服電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)桿繞其中心軸平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一個小角度，主機(jī)記錄下在此采樣角度下的各個測距模塊到立式儲罐罐壁的距離，同時(shí)記錄伺服電機(jī)當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度，待伺服電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動一周后完成測量，得到整個測量面上的距離數(shù)據(jù)；

12、步驟s3、通過在一個旋轉(zhuǎn)角度下各個測距模塊檢測到的距離值，以及測距模塊的間距，計(jì)算測量面與立式儲罐水平正截面的夾角a；

13、步驟s4、將記錄的整個測量面上的距離數(shù)據(jù)乘以cosa，得到正截面的所有投影數(shù)據(jù)點(diǎn)；

14、步驟s5、在立式儲罐水平正截面建立坐標(biāo)系，將各投影數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合成圓，并確定圓心位置，并且將各投影數(shù)據(jù)點(diǎn)連接成立式儲罐的實(shí)際內(nèi)徑圓。

15、進(jìn)一步的，所述方法還包括下述步驟：

16、步驟s6、在實(shí)際內(nèi)徑圓的圖上標(biāo)出最大直徑、最小直徑位置，計(jì)算出失圓率。

17、進(jìn)一步的，步驟s3中，夾角a＝arctan((li+1-li)/d)，其中d為測距模塊的間距，(li+1-li)為其中一對相鄰兩個測距模塊檢測到的距離差值，或者為所有相鄰兩個測距模塊檢測到的距離差值的平均值。

18、進(jìn)一步的，步驟s5中，通過最小二乘法各投影數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合成圓。

19、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明裝置是一種基于光學(xué)的自動測量裝置，實(shí)現(xiàn)對立式罐體內(nèi)徑的自動測量；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低，可以通過細(xì)小的立式儲罐開口，易于搬運(yùn)存儲；而且裝置操作方便，通過主機(jī)控制旋轉(zhuǎn)平臺精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動，測量數(shù)據(jù)現(xiàn)場可得，通過修正后得到立式儲罐的實(shí)際內(nèi)徑圓。本裝置能夠明顯降低成本，便于推廣。

技術(shù)特征：

1.一種用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置，其特征在于，所述裝置包括主機(jī)、三腳支架、旋轉(zhuǎn)平臺及旋轉(zhuǎn)桿和多個激光模塊，其中所述旋轉(zhuǎn)平臺安裝于三角支架頂部，所述旋轉(zhuǎn)桿安裝至旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)中心軸位置，所述多個激光模塊沿高度方向等間距安裝在旋轉(zhuǎn)桿上部分，且朝同方向設(shè)置，所有激光模塊出射光線平行且位于同一平面。

2.如權(quán)利要求1所述用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置，其特征在于，所述三角支架各支腳的長度單獨(dú)可調(diào)。

3.如權(quán)利要求2所述用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)平臺包括一塊剛性材料的基底，所述基座固定至三腳架頂部，所述基底上安裝有高精度伺服電機(jī)。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)桿采用輕質(zhì)的剛性材料制作。

5.如權(quán)利要求4所述用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置，其特征在于，所述激光模塊的間距設(shè)置為100mm到300mm之間。

6.如權(quán)利要求5所述用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置，其特征在于，所述主機(jī)通過電纜與旋轉(zhuǎn)平臺、激光模塊連接，提供電源并且進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示。

7.一種測量立式罐體內(nèi)徑的方法，其特征在于，所述方法基于權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述裝置實(shí)現(xiàn)，所述方法包括下述步驟：

8.如權(quán)利要求7所述測量立式罐體內(nèi)徑的方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟：

9.如權(quán)利要求8所述測量立式罐體內(nèi)徑的方法，其特征在于，步驟s3中，夾角a＝arctan((li+1-li)/d)，其中d為測距模塊的間距，(li+1-li)為其中一對相鄰兩個測距模塊檢測到的距離差值，或者為所有相鄰兩個測距模塊檢測到的距離差值的平均值。

10.如權(quán)利要求9所述測量立式罐體內(nèi)徑的方法，其特征在于，步驟s5中，通過最小二乘法各投影數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合成圓。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，提供一種用于測量立式罐體內(nèi)徑的裝置及方法，包括主機(jī)、三腳支架、旋轉(zhuǎn)平臺及旋轉(zhuǎn)桿和多個激光模塊，其中所述旋轉(zhuǎn)平臺安裝于三角支架頂部，所述旋轉(zhuǎn)桿安裝至旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)中心軸位置，所述多個激光模塊沿高度方向等間距安裝在旋轉(zhuǎn)桿上部分，且朝同方向設(shè)置，所有激光模塊出射光線平行且位于同一平面。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低，可以通過細(xì)小的立式儲罐開口，易于搬運(yùn)存儲；而且裝置操作方便，通過主機(jī)控制旋轉(zhuǎn)平臺精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動，測量數(shù)據(jù)現(xiàn)場可得，通過修正后得到立式儲罐的實(shí)際內(nèi)徑圓。本裝置能夠明顯降低成本，便于推廣。

技術(shù)研發(fā)人員：陳金毅,熊倫,盧永雄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北武荊化工新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7