CN102590216A - 立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法，沿钢制油罐圆周内壁在高于油罐底板的位置确定一水平圆周，沿逆时针依次等间距设置等分圆周的1、2、3、4四个靶标，以1、3号靶标的连线为X轴，以2、4号靶标的连线为Y轴，建立油罐底板全局坐标系；将一台激光测距仪置于油罐底板的一个缺陷上，通过激光测距仪测量该缺陷分别距四个靶标的距离L_i；根据缺陷距四个靶标的距离L_i，按公式

计算出该缺陷在油罐底板全局坐标系中坐标点的X值和Y值，确定缺陷位置；根据所记录的数值，绘制出该缺陷在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图，形成油罐罐底缺陷检测报告。其方法简单、快速，能精确定位缺陷在罐底的位置，降低了油罐罐底缺陷精确定位的测量费用。

Description

立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法

技术领域

本发明涉及大型油罐罐底缺陷的定位方法，特别涉及一种采用靶距测量定位的立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法。

背景技术

油库的立式钢制油罐使用期间，因各种原因会产生损坏缺陷，油罐出现缺陷后，需确定缺陷位置，形成油罐罐底缺陷检测报告，作为对油罐进行修复、整形的依据。如缺陷发生在油罐罐底，测定所在的精确位置就比较难，目前立式钢制油罐罐底缺陷定位主要有两种方法：

一是人工标识的方法，即通过人工采用石笔等印迹对缺陷进行标记，简便易行，缺点是标记难以持久清晰，而且易被污垢污染和覆盖，造成标记缺陷消失。

二是应用现代计算机技术，采用基于图形几何变换建立缺陷定位的数学模型，再运用窗口自动生长算法实现缺陷分布区域的识别。该方法自动化程度高，缺点是设备精密复杂，费用昂贵。

而且以上两种方法均需要对罐底板进行分块行列编号和确定各板块的几何尺寸，尤其是对于2000立方以上容量较大的有弓形边缘板的罐底(如图1所示)，在记录分块行列编号和确定各板块的几何尺寸过程时，易出现数据记录重复和错乱，大大降低了缺陷定位精度。

怎样提高立式钢制油罐罐底缺陷定位的精度而又能昂贵的费用降低，一直是油料管理企望解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法。它通过在钢制油罐圆周内壁确定一水平圆周，且在在该水平圆周上设置等分圆周的四个靶标，并以油罐底板中心为原点建立油罐底板全局坐标系，将一台激光测距仪置于油罐底板的一个缺陷上，通过激光测距仪测量该缺陷分别距四个靶标的距离L_i，采用

$X=\±\frac{L_2{L}_4}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_2}^2+{L_4}^2-{2R}^2}{2L_2{L}_4}\right),$ $Y=\±\frac{L_1{L}_3}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_1}^2+{L_3}^2-{2R}^2}{2L_1{L}_3}\right)$ 的计算公式，根据缺陷距四个靶标的距离L_i，计算出该缺陷在油罐底板全局坐标系中坐标点的X值和Y值，确定缺陷位置，即可绘制出该缺陷在油罐底板全局坐标系中的坐标位置图，其方法简单、快速，能够精确定位缺陷在罐底的位置，极大地降低了油罐罐底缺陷精确定位的测量费用。

本发明的目的是这样实现的：

(1)沿钢制油罐圆周内壁在高于油罐底板的位置确定一水平圆周，在该水平圆周上从进出油罐的入口下方起，沿逆时针依次等间距设置等分圆周的1号、2号、3号、4号四个靶标，以油罐底板中心为原点，以过原点的1号、3号靶标的连线为X轴，以过原点的2号、4号靶标的连线为Y轴，建立油罐底板全局坐标系；

(2)将一台激光测距仪置于油罐底板的一个缺陷上，通过激光测距仪测量该缺陷分别距四个靶标的距离L_i，其中i为靶标序号，并将所测得的各距离对应记录在表中；

(3)根据缺陷距四个靶标的距离L_i，按下列公式计算出该缺陷在油罐底板全局坐标系中坐标点的X值和Y值，确定缺陷位置；

$X=\±\frac{L_2{L}_4}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_2}^2+{L_4}^2-{2R}^2}{2L_2{L}_4}\right)$

$Y=\±\frac{L_1{L}_3}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_1}^2+{L_3}^2-{2R}^2}{2L_1{L}_3}\right)$

式中，L₁为1号靶标距离，L₂为2号靶标距离，L₃为3号靶标距离，L₄为4号靶标距离；

当L₁＜L₃，X取正值；L₁＞L₃，X取负值；L₁＝L₃，X取0；

当L₂＜L₄，Y取正值；L₂＞L₄，Y取负值；L₂＝L₄，Y取0；

(4)根据所记录的数值，绘制出该缺陷在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图，形成油罐罐底缺陷检测报告。

所述水平圆周高于油罐底板的位置≥100mm。

所述靶标采用磁性圆盘，四个磁性圆盘的直径和厚度相同，磁性圆盘的一面设有涂覆有荧光剂或荧光粉的中心点，磁性圆盘的另一面吸附于油罐内壁。

各个靶标的中心点位于同一水平线。

采用上述测量方法定位油罐底部缺陷具有以下优点：

1.通过沿钢制油罐圆周内壁在高于油罐底板的位置确定一水平圆周，在该水平圆周上从进出油罐的入口下方起，沿逆时针依次等间距设置等分圆周的1号、2号、3号、4号四个靶标，以油罐底板中心为原点，以过原点的1号、3号靶标的连线为X轴，以过原点的2号、4号靶标的连线为Y轴，建立油罐底板全局坐标系。按此方式建立油罐底板全局坐标系，既简单方便，又容易完成，一般的测量人员都能够按要求做到。而该坐标系的建立，为精确测量罐底缺陷位置奠定了基础。

2.测量所需费用低，只需一台激光测距仪和四个靶标，激光测距仪为市场购买的常规激光测距仪，靶标自制，其费用远远低于采用应用现代计算机技术，采用基于图形几何变换建立缺陷定位的数学模型，再运用窗口自动生长算法实现缺陷分布区域的识别的费用。而测量定位精确度又高于对罐底板块进行分块行列编号和确定各板块的几何尺寸的方式。

3.根据缺陷距四个靶标的距离L_i，运用

公式计算出该缺陷在油罐底板全局坐标系中坐标点的X值和Y值，确定缺陷位置；当L₁＜L₃，X取正值；L₁＞L₃，X取负值；L₁＝L₃，X取0；当L₂＜L₄，Y取正值；L₂＞L₄，Y取负值；L₂＝L₄，Y取0。计算简单，快捷，而且缺陷位置定位精确，并且能节省大量的人力、物力。

4.所述靶标采用磁性圆盘，只需将磁性圆盘吸附在钢制油罐圆周内壁上确定的一水平圆周，靶标定位简单、快速，而且不会造成对钢制油罐壁的任何损伤，固定或取下都极为方便。而且四个磁性圆盘的直径和厚度相同，不会影响测量的准确性。

5.尤其是采用本发明方法，不需再对罐底板进行分块行列编号和确定各板块的几何尺寸，完全避免了在进行分块行列编号和确定各板块的几何尺寸过程中出现记录数据重复和错乱的现象，以及省去了对罐底板进行分块行列编号和确定各板块的几何尺寸所需的较长时间。

本发明立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法简单、实用，尤其是在因突发事件造成罐底缺陷时，采用本发明方法更能够快速、精确的确定罐底缺陷定位，为及时修复油罐赢得时间。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为现有技术分块行列编号和确定各板块的几何尺寸的示意图；

图2为本发明建立油罐底板全局坐标系测量缺陷位置的示意图；

图3为图2的A-A向剖面局部图；

图4为1000立方的油罐底板定位缺陷A的实施例图；

图5为1000立方的油罐底板定位缺陷B的实施例图；

图6为1000立方的油罐底板定位缺陷C的实施例图；

图7为1000立方的油罐底板定位缺陷D的实施例图；

图8为1000立方的油罐底板四处缺陷的精确定位的报告图。

附图中，1、2、3、4为靶标序号；5为入口，6为中心点，7为底板，8为油罐。

具体实施方式

参见图1、图2，本发明立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法步骤如下：

(1)沿钢制油罐8圆周内壁在高于油罐底板7的位置确定一水平圆周，在该水平圆周上从进出油罐的入口5下方起，沿逆时针依次等间距设置等分圆周的1号、2号、3号、4号四个靶标，以油罐底板中心为原点，以过原点的1号、3号靶标的连线为X轴，以过原点的2号、4号靶标的连线为Y轴，建立油罐底板全局坐标系；所述水平圆周高于油罐底板7的位置≥100mm，一般以水平圆周高于油罐底板7的位置为100mm为宜，使标靶能设于进出油罐的入口5下方，又便于激光测距仪测量距离。所述四个靶标1、2、3、4均采用磁性圆盘，四个磁性圆盘的直径和厚度相同，其直径和厚度以便于观察和手拿取为宜，一般直径为50mm，厚度为5mm即可。磁性圆盘的一面设有涂覆有荧光剂或荧光粉的中心点6，磁性圆盘的另一面吸附于油罐8内壁，使各个靶标的中心点6位于同一水平线。

(2)将一台激光测距仪置于油罐底板的一个缺陷P上，通过激光测距仪测量该缺陷P分别距四个靶标的距离L_i，其中i为靶标序号1、2、3、4，并将所测得的各距离对应记录在表中；

(3)根据缺陷P距四个靶标的距离L_i，按下列公式计算出该缺陷P在油罐底板7全局坐标系中坐标点的X值和Y值，确定缺陷位置；

$X=\±\frac{L_2{L}_4}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_2}^2+{L_4}^2-{2R}^2}{2L_2{L}_4}\right)$

$Y=\±\frac{L_1{L}_3}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_1}^2+{L_3}^2-{2R}^2}{2L_1{L}_3}\right)$

式中，L₁为1号靶标距离，L₂为2号靶标距离，L₃为3号靶标距离，L₄为4号靶标距离；

当L₁＜L₃，X取正值；L₁＞L₃，X取负值；L₁＝L₃，X取0；

当L₂＜L₄，Y取正值；L₂＞L₄，Y取负值；L₂＝L₄，Y取0；

(4)根据所记录的数值，绘制出该缺陷P在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图，形成油罐罐底缺陷检测报告。

下面以1000立方的立式钢制油罐底部缺陷测量为例作具体说明。

1000立方的立式钢制油罐底板直径为11米，按上述方法建立油罐底板全局坐标系，在该坐标系中分别有四个缺陷A、B、C、D，按前述的方法步骤分别用激光测距仪依次测出各缺陷距四个靶标的距离。

图4所示为采用本发明方法测得油罐底板全局坐标系中缺陷A的精确定位示意图，坐标中L₁的距离为4.39m，L₂的距离为3.12m，L₃的距离为8.17m，L₄的距离为8.63m，将测得的各距离带入公式

和

中进行计算，得到X值为2.2，Y值为3.05；根据L₁＜L₃，X取正值，L₂＜L₄，Y取正值的原则，X值、Y值均为正值，绘制出该缺陷A在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图。

图5所示为采用本发明方法测得油罐底板全局坐标系中缺陷B的精确定位示意图，坐标中L₁的距离为8.0m，L₂的距离为1.9m，L₃的距离为6.0m，L₄的距离为9.6m，将测得的各距离带入公式

和

中进行计算，得到X值为0.42，Y值为3.97；根据L₁＞L₃，X取负值，L₂＜L₄，Y取正值的原则，X值为-0.42、Y值为+3.97，绘制出该缺陷B在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图。

图6所示为采用本发明方法测得油罐底板全局坐标系中缺陷C的精确定位示意图，坐标中L₁的距离为7.56m，L₂的距离为7.4m，L₃的距离为3.9m，L₄的距离为3.98m，将测得的各距离带入公式和

中进行计算，得到X值为2.64，Y值为2.63；根据L₁＞L₃，X取负值，L₂＜L₄，Y取正值的原则，X值为-2.64、Y值为-2.63，绘制出该缺陷C在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图。

图7所示为采用本发明方法测得油罐底板全局坐标系中缺陷D的精确定位示意图，坐标中L₁的距离为5.2m，L₂的距离为9.6m，L₃的距离为8.5m，L₄的距离为2.43m，将测得的各距离带入公式

和

中进行计算，得到X值为1，26，Y值为3.61；根据L₁＞L₃，X取负值，L₂＜L₄，Y取正值的原则，X值为+1.26、Y值为-3.61，绘制出该缺陷D在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图。

根据缺陷A、B、C、D在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置及测量得到的数据，记录在一综合表中(见下表)，

1000立方油罐底板各缺陷坐标记录

缺陷	坐标点位置	L1	L2	L3	L4
						A	(2.2，3.05)	4.39	3.12	8.17	8.63
B	(-0.42，3.97)	8.0	1.9	6.0	9.6
						C	(-2.64，-2.63)	7.56	7.4	3.9	3.98
D	(1.26，-3.61)	5.2	9.6	8.5	2.43

根据此表综合绘制出缺陷A、B、C、D在1000立方的油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图(如图8所示)，形成油罐罐底四个缺陷A、B、C、D检测报告，为修复、整形油罐底部缺陷提供依据。

本发明立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法，不仅仅适用于上述1000立方的大型立式钢制油罐的罐底缺陷定位测量，也适用于一切大型立式钢制油罐的罐底缺陷定位测量，不论是油罐底部为带弓形边底板或无弓形边底板，采用此测量方法，都能简单、快速的实现大型立式钢制油罐罐底一个或多个缺陷的精确定位测量，与现有技术相比，既提高了测量的精确性，缺陷定位更加精确，又降低了测量的费用。

Claims (4)

1.一种立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法，其特征在于该油罐罐底缺陷定位的测量方法步骤如下：

(1)沿钢制油罐圆周内壁在高于油罐底板的位置确定一水平圆周，在该水平圆周上从进出油罐的入口下方起，沿逆时针依次等间距设置等分圆周的1号、2号、3号、4号四个靶标，以油罐底板中心为原点，以过原点的1号、3号靶标的连线为X轴，以过原点的2号、4号靶标的连线为Y轴，建立油罐底板全局坐标系；

(2)将一台激光测距仪置于油罐底板的一个缺陷上，通过激光测距仪测量该缺陷分别距四个靶标的距离L_i，其中i为靶标序号，并将所测得的各距离对应记录在表中；

(3)根据缺陷距四个靶标的距离L_i，按下列公式计算出该缺陷在油罐底板全局坐标系中坐标点的X值和Y值，确定缺陷位置；

$X=\±\frac{L_2{L}_4}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_2}^2+{L_4}^2-{2R}^2}{2L_2{L}_4}\right)$

$Y=\±\frac{L_1{L}_3}{2R}\sin \left(\arccos \frac{{L_1}^2+{L_3}^2-{2R}^2}{2L_1{L}_3}\right)$

式中，L₁为1号靶标距离，L₂为2号靶标距离，L₃为3号靶标距离，L₄为4号靶标距离；

当L₁＜L₃，X取正值；L₁＞L₃，X取负值；L₁＝L₃，X取0；

当L₂＜L₄，Y取正值；L₂＞L₄，Y取负值；L₂＝L₄，Y取0；

(4)根据所记录的数值，绘制出该缺陷在油罐底板全局坐标系中的精确坐标位置图，形成油罐罐底缺陷检测报告。

2.根据权利要求1所述的立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法，其特征在于：所述水平圆周高于油罐底板的位置≥100mm。

3.根据权利要求1所述的立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法，其特征在于：所述靶标采用磁性圆盘，四个磁性圆盘的直径和厚度相同，磁性圆盘的一面设有涂覆有荧光剂或荧光粉的中心点，磁性圆盘的另一面吸附于油罐内壁。

4.根据权利要求1或3所述的立式钢制油罐罐底缺陷定位的测量方法，其特征在于：各个靶标的中心点位于同一水平线。

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