【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于立式罐容积标定测量领域，尤其涉及一种基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法。
技术介绍
1、立式金属罐（以下简称为立式罐）是石油资源在进口、储备、转运过程中的主要存储方式，同时也是石油贸易结算中的主要计量器具。其计量的准确与否，不仅会影响国内相关企业的成本核算、经营核算、能源节约等各项经济效益，还直接关系到我国对外石油贸易的经济利益以及国家信誉。
2、目前，立式罐的容量计量方法主要有围尺法、全站仪法、三维激光扫描仪法。前两种方法都是建立在罐体无变形这一前提条件下的，然而实际上由于使用年限等因素的影响，罐体会产生一些不规则的形变，使其与真实的物理模型存在一定的偏差，导致容量计量不准确。三维激光扫描仪法通过对扫描得到的真实罐体点云数据进行一系列数据处理进而得到罐体的真实体积，具有精度高、效率高等优点。三维激光扫描仪法按照扫描仪的放置位置又可分为内部计量法和外部计量法。内部计量法需要工作人员进入罐内，由于残余油气浓度和有害气体的影响，会给工作人员的安全带来一定的威胁。并且一般大型立式罐的内部计量只能在罐体清洗作业后进行，由于罐体清洗作业成本较高，一般企业的清洗周期在7-8年左右，与立式罐容量的计量周期不符（首检2年，后续检验4年）。因此，三维激光扫描仪外部计量法（以下简称为外部计量法）在实际中应用较多。
3、由于立式罐体积很大，并且自身存在遮挡，外部计量法一般在罐外设置多个站点利用激光扫描仪进行扫描（如图1所示），扫描结束后对各个站点扫描获得的点云数据进行拼接。点云拼接是外部计量法中的关键环
4、然而，外部计量法中人工放置靶球存在以下问题：1、靶球的放置过程繁琐、效率低下、具有一定的高空危险性。根据《地面三维激光扫描作业技术规程:ch/z 3017-2015》，计量人员需要将一定数量的靶球（3个及以上）均匀地放置在公共扫描区域以及保证不共线，并且还需将靶球在不同的公共扫描区域之间移动。该过程往往需要搭建脚手架，费时、费力，还可能会造成高空事故。2、靶球的数量和分布规律会影响点云拼接的精度，而人工放置靶球具有很大的主观性，往往凭借的是经验，并不会将靶球的数量和分布规律考虑在内，这将会影响最终计量的精度。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，以解决上述的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的一种基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法的具体技术方案如下：
3、一种基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，包括如下步骤：
4、步骤1，根据立式罐的大小设置合适的激光扫描仪站点数量，以及确定好站点的分布位置s1- sn，n为自然数；
5、步骤2，将激光扫描仪放置在站点s1，并将m台携带了靶球的爬壁机器人p1放置在站点s1和s2的公共扫描区域l1，其中，m为自然数；
6、步骤3，l1区域的爬壁机器人p1根据编队形成算法自发地形成期望的队形，也就是靶球在l1区域的期望分布方式；
7、步骤4，s1站点的激光扫描仪开始扫描，得到该站点的三维点云，并扫描到l1区域的m个靶球；
8、步骤5，将激光扫描仪从站点s1移动到站点s2，同时将m台携带了靶球的爬壁机器人p2放置在站点s2和s3的公共扫描区域l2；
9、步骤6，l2区域的爬壁机器人p2根据编队形成算法自发地形成期望的队形；
10、步骤7，s2站点的激光扫描仪开始扫描，得到该站点的三维点云，并同时扫描到l1区域和l2区域的m个靶球；
11、步骤8，s1站点和s2站点的三维点云根据l1区域的m个靶球进行拼接；
12、步骤9，将激光扫描仪从站点s2移动到站点s3，同时l1区域的爬壁机器人p1根据编队保持算法保持队形前往s3和s4的公共扫描区域l3，如遇复杂障碍物而不能整体通过时，根据队形变换算法通过障碍物后恢复队形；
13、步骤10，s3站点的激光扫描仪开始扫描，得到该站点的三维点云，并同时扫描到l2区域和l3区域的m个靶球；
14、步骤11，s2站点和s3站点的三维点云根据l2区域的m个靶球进行拼接；
15、步骤12，将激光扫描仪从站点s3移动到站点s4，同时l2区域的爬壁机器人p2根据编队保持算法保持队形前往s4和s5的公共扫描区域l4，如遇复杂障碍物而不能整体通过时，根据队形变换算法通过障碍物后恢复队形；
16、步骤13，s4站点的激光扫描仪开始扫描，得到该站点的三维点云，并同时扫描到l3区域和l4区域的m个靶球；
17、步骤14，s3站点和s4站点的三维点云根据l3区域的m个靶球进行拼接；
18、步骤15，重复步骤12-14，直到将激光扫描仪从站点sn-1移动到站点sn；
19、步骤16，sn站点的激光扫描仪开始扫描，得到该站点的三维点云，并扫描到ln-1区域的m个靶球；
20、步骤17，sn-1站点和sn站点的三维点云根据ln-1区域的m个靶球进行拼接；
21、步骤18，各相邻站点的三维点云拼接完成，得到完整的立式罐点云模型，进而根据点云模型计算得到立式罐的容积；
22、步骤19，改变爬壁机器人的数量与队形，也就是改变靶球的数量及其分布方式，重复步骤2-18，选取其中计量精度最高那次的靶球数量及其分布方式作为该方法后续计量的标准。
23、进一步的，所述步骤3编队形成算法是指给定爬壁机器人期望队形，并基于拍卖机制为机器人分配合适的位置，分配结束后，再利用人工势场法驱动各机器人前往目标位置，根据交通规则法给机器人设置优先级，当机器人相遇时根据各自的优先级进行避让；
24、进一步的，所述步骤9的编队保持算法是指爬壁机器人形成期望队形后，基于拓扑图与领航跟随法在行进过程中维持队形。
25、进一步的，所述步骤9和步骤12的队形变换是指机器人在向下一公共扫描区域行进过程中遇到复杂障碍物不能整体通过时，基于模糊逻辑控制思想，选取合适的队形进行队形变换，通过障碍物后恢复队形。
26、进一步的，所述编队形成算法如下：
27、①给定机器人期望队形的形状和大小；
28、②把机器人从初始位置到期望队形各个空缺位置的路径总长度定义为该机器人竞拍的筹码，设有n个机器人要对n个空缺位置进行占据，则它们所持有的筹码组成一个n行n列的矩阵，记为an*n，其中矩阵元素aij为第i个机器人到达j位置的路径长度；
29、③矩阵an*n的行表示某个机器人到各个位置的距离，列表示某一位置到各个机器人的距离，求出各行之和sum_raw[i]=以及各列之和sum_column[j]=；
30、④比较max(sum_本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，所述步骤3编队形成算法是指给定爬壁机器人期望队形，并基于拍卖机制为机器人分配合适的位置，分配结束后，再利用人工势场法驱动各机器人前往目标位置，根据交通规则法给机器人设置优先级，当机器人相遇时根据各自的优先级进行避让。
3.根据权利要求1所述的基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，所述步骤9的编队保持算法是指爬壁机器人形成期望队形后，基于拓扑图与领航跟随法在行进过程中维持队形。
4.根据权利要求1所述的基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，所述步骤9和步骤12的队形变换是指机器人在向下一公共扫描区域行进过程中遇到复杂障碍物不能整体通过时，基于模糊逻辑控制思想，选取合适的队形进行队形变换，通过障碍物后恢复队形。
5.根据权利要求1所述的基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，所述编队形成算法如下：
6.根据
7.根据权利要求1所述的基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，所述队形变换算法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，所述步骤3编队形成算法是指给定爬壁机器人期望队形，并基于拍卖机制为机器人分配合适的位置，分配结束后，再利用人工势场法驱动各机器人前往目标位置，根据交通规则法给机器人设置优先级，当机器人相遇时根据各自的优先级进行避让。
3.根据权利要求1所述的基于多爬壁机器人编队的立式罐容量外部计量方法，其特征在于，所述步骤9的编队保持算法是指爬壁机器人形成期望队形后，基于拓扑图与领航跟随法在行进过程中维持队形。
4.根据权利要求1所述...
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