对此, 本文在几何法测量容积的基础上提出了激光断层扫描的方法, 设计了仪器的电气和机械结构, 推导了规划测量路径的控制公式, 给出了在后期数据处理中的面积和体积计算公式。1 测量方法1.1 激光断层扫描法如图 1(a)所示中断层扫描测量时, 将油罐在高度上自动分为 N 个断层。 如图 1(b)所示当激光测距传感器置于高为 Zn (n=0,1,2,3,…N) 的层面内靠近 (但非必须)对称中心的一点, 旋转一周的同时扫描其到油罐内壁的距离 Ri,n(i=0,1,2,3,…), 并同步获取测距传感器对应的转角 θi,n(i=0,1,2,3,…), 从而得到第 n 断层内第 i 个测量点 (i,n)的数据 (Ri,n,θi,n,Zn)。由顶到底 在 不同的断层上 重复这一测量 过程,就得到油罐的全部分 层 测量数据。1.2 仪器的结构(1) 电气结构。考虑到仪器的便携性及系统的稳定性、 扩展性, 采用便携式工控机控制测量过程。工控机通过 PCI 总线上的运动控制卡发送位置指令信号至放大器驱动步进电机。 步进电机 I 调整激光传感器到不同高度的层面, 由齿轮轴的光电编码器 I 测量丝139 ·测试与控制·杠转角 准 以确定传感器所在高度。 此动作完成后, 工控机发速度信号给步进电机 II 使其以一定得角速度带动激光传感器旋转,同时发信号给激光传感器开始测量距离。工控机同步采集来自光电编码器 II 的激光传感器旋转角度 θ 和来自激光传感器的距离 R。 采用 RS485 串行通信总线实现工控机与传感器的通信。 这样工控机可以快速地得到在一个高度层上测量点的原始数据(Ri,n,θi,n,Hn)。Hn为间接测量得到, Hn=准n360zp, 其中: 准n为步进电机I 的转角; z—齿轮齿数; p—齿条齿距。(2) 机械结构。 测量装置结构如图 2 所示, 采用分段式齿条、 伸缩式套筒等结构实现激光传感器的升降,减小仪器尺寸, 便于技术监督局工作人员携带; 采用软轴传动实现油罐外的步进电机 II 激光传感器的旋转, 避免了步进电机安装在油罐内部, 提高防火防爆安全。机械部分在测量时固定在油罐入孔处, 下端探头部分伸入油罐内部, 通过入孔将仪器固定。 测量时, 步进电机 I 通过齿条驱动探头部分的升降。 分段式齿条可根据探测层面高度的需要逐段安装。齿条外的套筒起到导向的作用, 工作时伸出需要的长度。 为了油罐的防火防爆安全, 步进电机 II 安装在油罐外, 通过软轴驱动油罐内的激光传感器旋转。 传感器的旋转轴和步进电机 I 处的齿轮轴都通过光电编码器测量转角。