使用仪器：宾得S-3180V

人员配备：外业1人、内业1人

作业时间：外业1小时、内业数据分析约4小时

成果需求：半径偏差值、凹凸度、变形分析

   目的                       

利用宾得S-3180V三维激光扫描仪对油罐内部进行扫描，获取点云数据，通过后处理软件对点云数据进行分析，获取所需要的数据。

   外业工作                  

通过爬梯进入6009号油罐，由于油罐内部形状均匀，遮挡物较少，并且于油罐中心位置附近有可架设仪器的稳定平台，因此，只需要一站扫描，即可获取所需点云数据。

将三脚架架设于油罐中心轴附近的平台上，固定，调平，然后将扫描仪固定于三脚架上，利用底部基座调平。扫描仪开机，进行项目、文件、路径等设置，为了在短时间内获取较好的点云数据，将扫描分辨率设置为高，质量设置为普通，扫描时间自动估算为3分20秒，然后开始扫描。扫描结束后，自动进行全景照片拍摄，时间约为3分钟，整个扫描过程只需不足20分钟，整个外业工作约1小时。

   内业工作                  

扫描结束后，将扫描得到的数据导入到LaserControl软件中，进行数据的着色、过滤及格式转换等预处理。

在LaserControl软件中，可以查看全景图像、点云数据及平面位置图。

利用全景照片，可对点云数据进行着色，着色后的点云数据，能够更加方便后期的数据分析。

扫描仪所拍摄的全景照片

全景方式查看

最初扫描所得到的点云数据是灰度点云数据，根据需要，可以利用LaserControl软件的着色功能，对灰度点云进行着色。

着色工具栏

着色后的点云数据俯视图

着色后的点云数据三维视角图

将扫描数据导入LaserControl软件后，会自动在平面位置图中，显示出各站的扫描仪位置、相互间距离及扫描顺序。也可以根据需要在视图中调整各站扫描仪的位置、距离及扫描顺序。

平面位置图

利用LaserControl软件的过滤功能，能够对噪音点进行过滤。

过滤模块

对点云数据降噪处理后，得到完全没有噪音的点云数据，再利用LaserControl软件的数据转换功能，生成.asc通用格式的文件，接着导入到polyworks等软件中，进行数据的提取和分析。

数据转换模块

   POLYWORKS—专业的检测软件                  

POLYWORKS软件是一款功能强大的点云数据后处理软件，已经在全世界广泛应用着，尤其是在检测方面。在软件中专门设置了检测模块，为用户提供专业的检测模式。

POLYWORKS主界面

检测模块界面

打开检测模块后，将转换成.asc通用格式的点云数据导入到检测模块中。

未修整的点云数据

选中非检测部分的点云数据，按删除键，十分轻松地就能够去除掉无用的点云，而得到一个完全有用的点云数据。

修整后的点云数据图

点云上的每一个点的坐标值能够实时显示。

显示坐标的点云数据图

   变形分析                  

获取的点云数据既可以和设计模型比对，也可以和不同时间扫描的点云数据比对，进行变形分析工作。通过彩色误差分布图的形式来表现整体的变形情况。

比较之后任意位置的点坐标的偏移值可以通过注释的形式标注出来，并且导入到EXCEL或WORD表格中，方便以后的数据统计。

变形比对

注释标注偏离信息

输出表格

由于油罐的第一圈罐壁不可见，第二圈罐壁只能看到2/4以上部分，因此，检测比较的基准圆及基准半径选在第二圈罐壁的3/4处。

在LaserControl软件中，对罐壁距离做一下测量得到以下结果：

第三圈罐壁宽度：2.2622m

第二圈罐壁可见部分宽度：0.6214m

已知2-7圈罐壁每圈宽度均为2.26m，8-9圈罐壁各为1.7m。

所以，基准圆位置为高出泡沫挡板0.0564m位置

经过测量，基准圆的位置确定在高于点云数据最低点一个点间距离（即0.056m）位置。

通过特征创建功能，在点云数据上建立一个向量特征。通过沿自定义向量的形式，创建断面，断面间隔设置为:1.13m(2.26m/2)。因为8-9圈罐壁的宽度为1.7m，因此，需要先删除8-9圈内的断面，得到2-7圈罐壁的断面。

向量

断面创建工具

2-7圈罐壁断面

单独创建第七圈4/4处断面，以第七圈4/4处断面为起始位置，至点云数据最高点建立一个向量特征，沿此向量创建断面，断面间隔设置为：0.425m。断面创建后，分别删除这两圈的2/4处和4/4处。这样就得到了整个罐壁检测位置的水平断面。断面间隔距离变化的位置，也由两条向量表现出来。

整体水平断面

隐藏除第二圈3/4处断面以外的断面，以此断面及罐体高度为特征，创建一个圆柱体。此时，已经可以大致地看出罐壁的变形情况了。

圆柱

以圆柱为为轴基本元素，以径向方式创建垂直断面，角度间隔7.5度，将爬梯后方位置的罐壁上的点作为起始位置。由于第49条垂直断面不作为数据使用，故可以删除或保留。

垂直断面起始位置

垂直断面

这样，全部测点的位置就被确定下来了。

测点位置

利用特征创建功能，将所有水平断面创建为平面特征，将所有垂直断面创建为多义线特征，在通过平面与多义线相交的方式，创建所有测点位置的点特征（名义值）。创建时，按平面顺序一一创建，即按照罐壁分段位置创建，创建完一圈测点后，紧接着测量测点到圆柱轴的距离（即到第二圈3/4处圆心在平面投影点的距离），这样，既可以随时纠正操作错误，又方便后面的报告生成。

平面与多义线

半径

获得了所有半径的数据后，逐一生成每个断面的半径数据的报告，然后导入到EXCEL表中。生成全部半径数据的报告后，全部导入到EXCEL文档中后，就能够很容易地提取出半径的数据，导入到规范的数据表格中。每个测点、距离特征、断面、多义线及平面，都有详细的区分命名，所以不容易将数据弄混。

详细数据另附EXCEL文档。

以水平方向断面建立多义线。

第二圈3/4处断面为基准，建立一个平面，然后将所有多义线投影到这个平面上。

局部放大后，可以通过线的颜色来了解偏离度。

   总  结                  

这个测量和分析过程用时不到5小时，利用宾得S-3180三维激光扫描仪，在满足精度和数据量的前提下，我们不仅能够更加高效方便地获得油罐内壁上面点的信息，而且还能利用后处理软件全面的功能，简单轻松地处理海量的测点数据。三维激光扫描仪携带便利，架设及操作非常简单，外业工作时，只需要携带一台扫描仪和一个三脚架即可进行数据采集工作。扫描仪的体积只比全站仪稍稍大了一点点，通过高速的扫描，在2、3分钟内，就能够获得海量的测点信息，这是常规测量仪器不能比拟的。在获取点云数据之后，其他的工作就可以在办公室里进行了。这样就减少了外业工作的时间，同时也降低了外业工作的危险性。内业的数据处理，简单快捷，能够将生成报告的数据，直接导入到OFFICE软件中。如今，三维激光扫描仪已经广泛地应用在各行各业中，使用三维激光扫描仪进行形体检测，也将会使这项工作变得更加精确、快捷。

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