Расчет объема большого резервуара для хранения - Slam100

В условиях стремительного развития национальной экономики количество резервуаров для хранения продолжает расти, и они стали одним из основных видов базового оборудования для хранения нефтегазовых ресурсов и химических материалов. Одновременно с этим резервуары также развиваются в сторону больших размеров, что предъявляет более высокие требования к измерению объема в проектах хранения и транспортировки. В настоящее время в стране и за рубежом широко используются такие методы измерения, как метод обхвата, метод оптической опорной линии, оптический метод измерения с направляющими и метод трехмерного лазерного сканирования. Станционный сканер, обладающий преимуществами высокой точности, высокой плотности и возможности измерения на больших расстояниях, также имеет недостатки, такие как низкая эффективность, частая смена станций и большое количество соединений в офисе.

Благодаря быстрому развитию мобильных портативных 3D-лазерных сканеров, появились новые технические средства и методы получения обширной пространственной информации о резервуарах для хранения. Они основаны на алгоритмах SLAM для построения непрерывных 3D-карт пространственных точек без частой смены точек съемки. На примере вертикального резервуара для хранения на крупном фермерском хозяйстве редактор расскажет, как SLAM100 быстро выполняет расчет объема резервуара.

Для повышения уровня управления и обеспечения динамичного и точного контроля кормления крупной животноводческой ферме необходимо своевременно отслеживать объем пустого пространства внутри кормового резервуара, чтобы принимать обоснованные решения при планировании производства и распределения корма. Высота резервуара составляет около 22 м, диаметр — около 10 м, верхняя и нижняя части имеют форму конуса, а середина — цилиндр.

Максимальная дальность измерения (120 м) сканера SLAM100 позволяет охватить максимальное расстояние (около 22 м) от дна резервуара до его верхней части, при этом сканер может получить полное облако точек внутри резервуара в верхней его части. Чтобы предотвратить сканирование SLAM100 ненужных данных за пределами резервуара и дополнительную нагрузку на последующую обработку облака точек, весь процесс сканирования (запуск, инициализация, сканирование и выключение) выполняется внутри резервуара. Сканирование одного резервуара занимает около 5 минут, всего сканируется 3 резервуара.

Внутренняя поверхность резервуара гладкая и не имеет явных особенностей. Это сцена со слабыми деталями и текстурой, что создает серьезные проблемы при сопоставлении облаков точек. Благодаря использованию алгоритма SLAM промышленного класса и строгого порога сопоставления, ошибка сопоставления уменьшается, и решение задачи по построению облака точек завершается. Результаты построения облака точек отличаются высокой точностью. Плотность облака точек равномерная, поверхность плоская и без шума, а толщина составляет около 1,2 см. Это помогает упаковать облако точек для получения более качественной и точной модели резервуара, а также снижает потребность в обработке для сглаживания и шумоподавления модели. Решение задачи по построению одного облака точек резервуара занимает около 10 минут.

Для улучшения эффекта инкапсуляции модели резервуара и ускорения оптимизации модели облако точек можно упростить, обеспечив при этом целостность формы его элементов. Путем сравнения и анализа эффектов трех распространенных методов выборки (пространственное уменьшение расстояния, уменьшение вокселей и случайная выборка) был выбран метод пространственной выборки для упрощения облака точек. После многочисленных корректировок параметров расстояние выборки было окончательно определено как 0,05 м. Исходные данные облака точек содержат 626 6854 точки, а данные облака точек после выборки — 169 190 точек.

Полные данные облака точек полезны для инкапсуляции модели резервуара и снижают уязвимость модели. Поскольку в верхней части резервуара есть отверстие, подгонку поверхности можно выполнить в соответствии с данными облака точек вокруг него, и резервуар можно упаковать целиком, чтобы исключить пробелы в модели. Упаковка одной модели резервуара занимает около 20 минут.

Для расчета объемов резервуаров были использованы аналитические инструменты. Объемы трех резервуаров составили 1383,62 м³, 1387,98 м³ и 1396,94 м³ соответственно. После согласования с владельцем выяснилось, что пустой объем резервуара составляет 1400 м³. Поскольку во время полевого сканирования на дне резервуара оставалось небольшое количество остатков корма, результаты расчетов оказались меньше 1400 м³, что соответствует фактической ситуации.

SLAM100 обладает преимуществами высокой эффективности и точности при измерении объема больших резервуаров. Он преодолевает ограничения и недостатки традиционных методов измерения, получая данные в одной точке, избегает частой смены станций и проблем с объединением данных, характерных для сканеров станций, и позволяет быстро получать цифровые трехмерные изображения резервуаров. Результаты сканирования и облака точек обладают высокой точностью и полной структурой. Благодаря упаковке облака точек можно добиться воспроизведения корпуса резервуара в масштабе 1:1 и точно рассчитать его объем.