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1、大型壓力容器封頭簡介
封頭是大型壓力容器上的一個主要承壓部件，即為壓力容器上的端蓋。封頭的品質直接關系到大型壓力容器長期安全可靠運行，特別是對其兒何形狀的管控，關乎封頭乃至整體壓力容器的穩定性和可靠性，因此，必須對封頭的產品質量進行嚴格管控。
封頭是容器的一個部件（如下圖2-1）根據幾何形狀的不同，可分為球形、橢圓形、碟形、球冠型、錐殼和平蓋等幾種，其中球形、橢圓形、碟形、球冠型封頭又統稱為凸型封頭。運用于各種容器設備，如儲罐、換熱器、塔、反應爸、鍋爐和分離設備等。
下面主要以橢圓形封頭為典型的分析對象，主要針對如何判斷封頭的幾何形狀尺寸是否符合國家標準進行描述：
形狀公差：外凸不大于1.25%Di，內凹不大于0.625%Di。
如下圖2-2所示，①為橢圓形內凹；②為橢圓形外凸。
傳統測量方法：以最低端的封頭直徑為水平基準，將尺寸大小標準的封頭全樣板以一端為基準扣住，緩緩扣住整個封頭，直至兩端齊平與穩定，測量封頭內表面與標準樣板之間的間隙情況（即凹凸狀況）是否符合國家安全標準規定。
2、關鍵尺寸介紹
如上圖所示為橢圓封頭的內表面幾何形狀，即實線曲線為激光掃描儀需要掃描完成的測量部分。將激光掃描儀置于橢圓封頭的正上方中心位置，通過控制電機的勻低速轉動，實現激光傳感器對橢圓內表面每一點的坐標確定，再通過計算機技術將掃描確定的點云擬合成類似的一光滑曲線。對橢圓封頭內表面的幾個關鍵尺寸作如下介紹：
（1）內表面直徑：以橢圓的中心線為基線，橢圓封頭兩端之間最長的距離即為內直徑，用D表示；內直徑是封頭中重點的尺寸之一，直徑的過大過小均會影響其最終的使用可靠性和穩定性。若直徑過小，可能造成與筒體的配合過緊或不匹配，實際整體所能承受的壓力大小有限，封頭由于壓力過大導致其整體變形，影響工作生產的可靠性與穩定性；若直徑過大，與筒體配合間隙過大，密封性存在安全隱患，抑或者浪費焊接過程的精力與費用等。因此，必須嚴格管控封頭內直徑的大小，保證封頭生產的高質量高安全性。
（2）內表面總深度：補圓基線至曲線最低點垂直兩端之間的距離，用表示；內表面總深度也是衡量封頭整體的容量大小的標準之一，對封頭的質量起著重要的標準作用。
（3）直邊高度：橢圓水平基線與與封頭一端高度呈平行狀態，用H1表示。
（4）過度轉角內半徑：封頭直邊高度以基點，向內呈現一定完全曲線是所呈的轉角半徑值，用R表示。
在研究封頭內表面幾何形狀過程中，以上的重點尺寸為標定封頭質量是否符合國家質量安全的標準之一。
3、封頭內表面幾何形狀檢測方法
根據本文設計思路，主要是通過對封頭每一點的激光測距得到的極坐標擬合成二維平面內的點極坐標值，（ρ，θ），然后利用計算公式進行轉化成直角坐標值（ρcosθ，ρsinθ）對目標對象封頭內表面特征點進行多點連續掃描，得到的一系列特征點的極坐標值，再對各點極坐標點逐一轉換為直角坐標并進行曲線擬合分析，得出相關結論。
將激光傳感器置于封頭的中心垂直高度上，電機與傳感器通過軸的相連控制其旋轉，每組測量時控制電機使其掃描位置從封頭的一端點開始，沿其端點進行連續多次逐點掃描，激光測量裝置將每次掃描的點轉換成極坐標形式暫吋存儲，掃描的云數據越多，對最終的擬合曲線將越精確。
如下所示，主要為封頭在測量過程中掃描示意圖與曲線擬合示意圖。其中圖2-4為激光傳感器在對封頭的內表面進行逐點掃描；圖2-5為掃描各點進行擬合曲線示意圖。
圖中2-4，電機進行逆時針運轉，激光探頭也隨著電機轉動進行旋轉對封頭內表面進行測距掃描，依次測得多點A1、A2、A3、...、An-1、An等坐標值。
對圖2-4中掃描的各點A1、A2、A3、...、An-1、An的點距離與其對應的角度值進行轉換，得到各掃描點的直角坐標值，依次統計實驗所有點的直角坐標值，將其利用最小二乘法進行圖形擬合，最終得到一光滑類似封頭形狀曲線。如圖2-5所示。
