料堆三維體積測量

I.前言：

在工業領域，進行工業生產需要堆放各種礦物質原料，比如燃煤、砂石、稀土和礦石等，從而形成大量形態各異的料堆。實時且準確地估算這些料堆的體積(土方量)，是保證生產正常進行的重要數據保障。目前主要有兩種方式：

1. 采用移動三維激光掃描儀：可以由人工手持三維激光掃描儀以移動非接觸測量的方式對料堆進行360°掃描進行三維數據采集，再由專業的分析處理軟件將數據進行三維建模，還原為真實的料堆地貌形態，然后測算出體積。

   1)優點：測算結果比較精確，不要求料堆位置固定；
   2)缺點：耗費人工難以實時且三維掃描儀價格昂貴；

   3)適用：要求體積估算非常精確，且預算也高的領域;

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3. 采用多點固定激光測距：可以在固定料堆周圍安裝多個激光測距掃描儀，通過采集料堆各個面的局部高程信息，再結合掃描儀的安裝位置進行料堆的整體三維估計建模，最終預估出料坑體積。

   1)優點：激光測距掃描儀價格低，且實時測算不需要人工參與;
   2)缺點：預估體積誤差較大，且需要料堆位置固定;
   3)適用：測算誤差要求不是很精確，且預算有限的領域;
   
   

   
   

II.料堆建模：本文主要是介紹多點固定激光測距方式，采用丹唯思三維建模軟件，從多點固定激光測距儀獲取料堆表面點云，再由點云進行三維建模及體積計算。

激光測距硬件：獲取料堆輪廓信息，安裝方式如圖2所示

點云建模：從測距硬件讀取點云信息開始料堆建模

三維建模：以三維剖分/輪廓方式進行料堆建模，計算體積和表面積 

III.實時傳遞：系統可以實時把料堆的表面積、體積和三維外觀實時地通過有線/無線網絡傳遞到服務器，供各類信息化系統訪問。

圖8 實時數據(丹唯思軟件)

IV.誤差估算：如前所述，采用多點固定激光測距方式計算出來的料堆面積和體積誤差較大，具體如下：

1. 誤差大小與料堆表面激光測距覆蓋程度成正比。即要提高精確度，可以增加固定激光測距儀，提高覆蓋度與精確度。

2. 根據實際工程經驗，通過三維建模計算出來的料堆體積和實際體積相差在1%左右，但這個數據只能說明部分工程的情況，實際情況要具體分析。

V.實施產品

• 丹唯思機器視覺軟件：實現自動識別、缺陷檢測、產品計量、控制輔助、安全監控和目標定位等功能;

• 丹唯思機器視覺硬件：實現連接CCD攝像頭、各類傳感器、視覺檢測箱的傳動控制、控制安燈、運行機器視覺軟件、連接通信網絡等功能;