油罐容积检测系统及标定方法技术方案

油罐容积检测系统及标定方法属于检测技术领域。本发明专利技术系统主要由上位机系统、下位机系统和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统组成，标定方法如下：１、选定油罐表面若干个均匀分布的测量点；２、采用全球卫星定位系统实时动态差分定位技术测出这些测量点在三维空间中的位置坐标；３、采用曲面拟合技术构作一张油罐真实表面的拟合曲面，并以此计算油罐的容积；４、计算油罐各高度下的容积；５、编制油罐容积表。本发明专利技术具有实质性特点和显著进步，标定误差显著减小，测量效率成倍提高，适用范围广，有利于实现容积标定过程的自动化，具有可观的经济效益和实用价值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种检测系统及其方法，特别是一种，属于检测

技术介绍
立式金属油罐不仅是目前使用最广泛的储油容器，还是一种计量工具，而容积表是立式油罐作为计量罐的必备条件。为了迅速算得油品体积，每个油罐都要编制容积表，以便由测量得到的油品高度直接查出油品体积。为此，必须对立式油罐的容积进行标定，根据标定数据算出油罐容积表来进行油品计量。油罐容积标定就是要为油罐编制容积表，该表列出了所储油品液面高度与体积的关系。油罐容积标定工作在石油工业和贸易中有着重要的经济意义和实用价值。目前，在中国国家标准中已经规定了围尺法(GB/T 13235.1-91)、光学参比线法(GB/T 13235.2-91)和光电内测距法(GB/T 13235.3-95)三种方法来标定立式圆柱形金属油罐的容积。在围尺法中，用石油钢围尺围测油罐各圈板截面的圆周长，继而计算出油罐不同圈板上单位高度的油罐容积，并据此结果经过必要的修正后编制油罐容积表。在光学参比线法中，首先采用围尺法准确测量油罐的参比圆周长，确定水平测站，再采用光学垂准仪和移动式磁性标尺仪测出各水平测站上的所有垂直测量点偏距，然后计算各圈板的周长或半径，最后据此结果经过必要的修正后编制油罐容积表。在光电内测距法中，首先用安放于油罐底部中心的光电测距仪，依次瞄准各圈板规定水平圆周上的所有目标，测出其水平角、垂直角和斜距，然后按照迭代逼近的方法，由这些测量数据计算相应水平圆周的半径，最后据此结果经过必要的修正后编制油罐容积表。但是，在实际应用中，这些油罐容积标定方法普遍存在以下不足之处1、测量速度较慢、工作效率低下、仪器调整繁琐费时，操作人员工作强度大。例如在光学参比线法中，每更换一次水平测站，就需要对光学垂准仪重新进行校准；2、测量数据需人工读取，容易引入人为误差，而且速度较慢，不利于计算机化处理；3、适用范围小，仅适用于立式圆柱形金属油罐的容积标定，无法应用于其它形状油罐的容积测量。并且，对油罐的直径、倾斜度和截面内径变化规定了相应的适用范围。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足和缺陷，提供一种，该技术是一种准确、快速、适用性强、操作简单的检测系统和标定方法。本专利技术系统采用上下位机的控制模式，主要由上位机系统、下位机系统和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术(GPS RTK即Global PositioningSystem Read-time Kinematic Technology)系统组成，上位机系统构成远端控制中心，下位机系统和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术流动站位于爬壁机器人本体上，上、下位机之间和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术基准站、流动站之间无线数字通讯连接，各部分组成如下上位机系统主要由计算机和无线数字电台(一)组成，用于完成测量路径和测量参数规划、命令编码和通讯传输控制、测量数据存储和处理、容积表编制以及远程监控等工作。下位机系统主要由单片机、电机控制器、电机、光电编码器和无线数字电台(二)组成，用于完成测量数据采集、数据编码和传输以及机器人运动控制等工作。全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统主要由全球卫星定位系统实时动态差分定位技术基准站、流动站和无线数字电台(三)、(四)组成，用于实现机器人位置的动态测量，并将测量数据发送给下位机。作为一个封闭容器，油罐可以由其表面——一张封闭的空间曲面唯一的表示出来，即存在油罐容积与油罐表面封闭曲面之间的对应关系，只要对这张封闭曲面函数进行积分，就可以计算出油罐的容积，同时，采用离散化的方法，又可以用分布在这张封闭曲面表面上的若干个离散点来表示这张曲面，在这种方法中，油罐容积计算的过程实际上就是对一个由离散数据点(油罐表面测量点)确定的函数(油罐表面)进行积分。本专利技术的标定方法如下1、选定油罐表面若干个均匀分布的测量点；2、测出这些测量点在三维空间中的位置坐标，爬壁机器人携带全球卫星定位系统实时动态差分定位技术流动站，沿规定的测量路径爬行通过油罐表面的测量点，同时，全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统实时测出这些测量点在以全球卫星定位系统实时动态差分定位技术基准站为原点的三维空间坐标中的位置，并将这些数据保存下来，全球卫星定位系统实时动态差分定位技术，是基于载波相位观测值的实时动态差分卫星定位技术，它能够实时地提供测量点在空间坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级的高精度，爬壁机器人通过无线数字电台与全球卫星定位系统实时动态差分定位技术基准站及控制中心进行实时通信，传输数据和指令，实现无线实时动态测量和控制；3、计算油罐表面的拟合曲面，根据已经获得的油罐表面测量点位置坐标，采用曲面拟合技术构作一张油罐真实表面的拟合曲面，并以此计算油罐的容积；4、计算油罐各高度下的容积，对油罐表面的拟合曲面作积分运算，求出不同高度下的油罐容积；5、编制油罐容积表，对步骤4的计算结果进行必要的修正后，即可编制成容积表供使用。本专利技术具有实质性特点和显著进步，标定误差显著减小，测量效率成倍提高，适用范围更广，对油罐形状没有特殊的要求，适用于圆柱形、球形、卧式等各种形状的储油罐，由爬壁机器人自主完成整个测量过程，有利于实现容积标定过程的自动化，操作人员工作强度大大减少，具有可观的经济效益和实用价值。附图说明图1油罐表面与测量点之间离散与拟合关系的示意2两种不同的测量路径的示意3全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统测量油罐表面测量点位置的示意4测量系统结构示意5标定方法工作原理图具体实施例方式如图1、图2、图3、图4和图5所示，本专利技术主要由上位机系统(1)、下位机系统(2)和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)组成，上位机系统(1)构成远端控制中心，下位机系统和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)的流动站位于爬壁机器人本体上，上、下位机之间和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)的基准站、流动站之间无线数字通讯连接，各部分组成如下上位机系统(1)主要由计算机和无线数字电台(一)组成，下位机系统(2)主要由单片机、电机控制器、电机、光电编码器和无线数字电台(二)组成，全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)主要由全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)的基准站、流动站和无线数字电台(三)、(四)组成。本专利技术的标定方法如下1、选定油罐表面若干个均匀分布的测量点；2、采用全球卫星定位系统实时动态差分定位技术测出这些测量点在三维空间中的位置坐标，爬壁机器人携带全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)的流动站，沿规定的测量路径爬行通过油罐表面的测量点，同时，全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)实时测出这些测量点在以全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统(3)的基准站为原点的三维空间坐标中的位置，并将这些数据保存下来；3、计算油罐表面的拟合曲面，根据已经获得的油罐表面测量点位置坐标，采用曲面拟合技术构作一张油罐真实表面的拟合曲面，并以此计算油罐的容积；4、计算油罐各高度下的容积，对油罐表面的拟合曲面作积分运算，求出不同高度下的油罐容积；5、编制油罐容积表，对步骤4的计算结果进行必要的修正后，即可编制成容积表供使用。以下对标定方法进一步限定，具体如下①、系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油罐容积检测系统，其特征在于主要由上位机系统（１）、下位机系统（２）和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统（３）组成，上位机系统（１）构成远端控制中心，下位机系统和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统（３）的流动站位于爬壁机器人本体上，上、下位机之间和全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统（３）的基准站、流动站之间无线数字通讯连接，各部分组成如下：上位机系统（１）主要由计算机和无线数字电台（一）组成，下位机系统（２）主要由单片机、电机控制器、电机、光电编码器和无线数字电台（二）组成，全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统（３）主要由全球卫星定位系统实时动态差分定位技术系统（３）的基准站、流动站和无线数字电台（三）、（四）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：奚汉达，马培荪，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]