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激光3D掃描儀盤庫系統(tǒng)

 一、系統(tǒng)簡介：
   

       激光3D掃描儀盤庫系統(tǒng)是一種非接觸式的高速激光地圖技術(shù)，根據(jù)料場現(xiàn)場盤點(diǎn)需求開發(fā)的產(chǎn)品。它通過高速激光掃描測量的方法，大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。該技術(shù)具有快速、非接觸性、高精度、高密度、數(shù)字化等特性，非常適合用于大型物體體積的測量，如煤堆、糧庫堆積物等。
     該系統(tǒng)可以對庫、棚、露天料場等散裝物料進(jìn)行料型分布成像掃描并進(jìn)行三維顯示，具有庫存體積計(jì)量、物料質(zhì)量計(jì)量、高速數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程操控等功能，實(shí)現(xiàn)了大型料場的自動(dòng)盤庫，即可完成對整個(gè)料場的實(shí)時(shí)掃描測量、料場相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，系統(tǒng)將采集的測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)上傳，經(jīng)過系統(tǒng)軟件的建模、計(jì)算，完成料場的三維數(shù)字建模，同時(shí)生成煤堆的三維立體圖形、體積等，結(jié)合料堆密度（業(yè)主給定），可實(shí)時(shí)獲取存煤量等信息，從而科學(xué)計(jì)算出被測料場的體積形狀和質(zhì)量。激光3D掃描儀自動(dòng)盤庫系統(tǒng)可以完成原來在生產(chǎn)場所無法完成的很多過程測量工作。除了能看到的功能之外，該系統(tǒng)還有具有如下優(yōu)點(diǎn):安裝和操作方便，免維護(hù)設(shè)計(jì)，可以節(jié)省大量成本，提高整體性能和盈利能力。庫存量越大，該系統(tǒng)創(chuàng)造的價(jià)值越多。
      該系統(tǒng)可以做到料場全覆蓋，無盲區(qū)。
     

（1）激光測量原理
   

      激光測量是通過激光掃描儀和距離傳感器來獲取被測目標(biāo)的表面形態(tài)。激光掃描儀一般由激光發(fā)射器、接收器、時(shí)間計(jì)數(shù)器、微電腦等部分組成。激光脈沖發(fā)射器周期地驅(qū)動(dòng)一激光二級管發(fā)射激光脈沖，然后由接收透鏡接收目標(biāo)表面后向反射信號，產(chǎn)生一接收信號，利用一穩(wěn)定的石英時(shí)鐘對發(fā)射與接收時(shí)間差作計(jì)數(shù)，經(jīng)由微電腦對測量資料進(jìn)行內(nèi)部微處理，顯示或存儲、輸出距離和角度資料，并與距離傳感器獲取的數(shù)據(jù)相匹配，最后經(jīng)過相應(yīng)系統(tǒng)軟件進(jìn)行一系列處理，獲取目標(biāo)表面三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行各種量算或建立立體模型。
      我公司生產(chǎn)的激光3D掃描儀自動(dòng)盤庫系統(tǒng)，可以對料棚的散狀物料進(jìn)行料型分布成像掃描并進(jìn)行三維顯示，具有庫存體積計(jì)量、物料質(zhì)量計(jì)量、高速數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程操控等功能，實(shí)現(xiàn)了大型料場的自動(dòng)盤庫。

  
（2）主要組成結(jié)構(gòu)如下：

   ① 硬件部分由固定式激光雷達(dá)3D掃描儀、配電箱、工控機(jī)等組成。
   ② 軟件部分由料倉料位數(shù)據(jù)模塊、三維成像模塊、歷史報(bào)表模塊組成。
 

  激光自動(dòng)測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹圖

二、方案概述
   

     激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速復(fù)建出被測目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標(biāo)對象的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此相對于傳統(tǒng)的單點(diǎn)測量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點(diǎn)測量進(jìn)化到面測量的革命性技術(shù)突破。
    本系統(tǒng)基于無合作目標(biāo)激光掃描測量技術(shù)和其它傳感器的集成，能夠快速、連續(xù)、主動(dòng)地獲取目標(biāo)表面形體數(shù)據(jù)，并具備較高的測量精度。

三、技術(shù)特點(diǎn)

1.數(shù)據(jù)獲取全自動(dòng)化，一鍵式操作盤點(diǎn)，也可以定時(shí)盤點(diǎn)。
2.實(shí)現(xiàn)盤點(diǎn)測量的無盲區(qū)掃描。
3.最大測量速度可以達(dá)到100萬點(diǎn)每秒，可在十分鐘內(nèi)完成這個(gè)料場的掃描和建模工作。
4.數(shù)據(jù)獲取全要素，高密度、高精度，精度可達(dá)到毫米級別。
5.數(shù)據(jù)接口開放可以對接廠內(nèi)其他系統(tǒng)。
6.可根據(jù)要求配置自動(dòng)升降裝置，檢修方便、安全。
7.非接觸式測量，保證作業(yè)安全。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

四、激光掃描三維建模算法簡介

     三維激光掃描技術(shù)利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速復(fù)建出被測目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)，越密集的點(diǎn)云創(chuàng)建的模型越精確（這個(gè)過程稱做三維重建）。

 （1）三維激光掃描數(shù)據(jù)處理
  在三維激光掃描的過程中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取常常會受到物體遮擋、光照不均勻等因素的影響，容易造成復(fù)雜形狀物體的區(qū)域掃描盲點(diǎn)，形成孔洞。同時(shí)由于掃描測量范圍有限，對于大尺寸物體或者大范圍場景，不能一次性進(jìn)行完整測量，必須多次掃描測量，因此掃描結(jié)果往往是多塊具有不同坐標(biāo)系統(tǒng)且存在噪聲的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，不能夠滿足人們對數(shù)字化模型真實(shí)度和實(shí)時(shí)性的要求，所以需要對三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、簡化、配準(zhǔn)以及補(bǔ)洞等預(yù)處理。
通過數(shù)據(jù)預(yù)處理，可以有效剔除點(diǎn)云中的噪聲和外點(diǎn)，在保持幾何特征的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)簡化，并將不同角度掃描的點(diǎn)云統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下，為后續(xù)的曲面構(gòu)建及三維實(shí)體模型生成提供穩(wěn)健的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

 （2）點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維建模
  點(diǎn)云建模需要利用三維實(shí)景建模軟件，LIDAR3DSCANNERSOFTWARE.C3三維建模軟件可以更好地評估點(diǎn)云并生成更精確的三維模型。
LIDAR3DSCANNERSOFTWARE.C3可以對點(diǎn)云進(jìn)行增強(qiáng)、分割、分類，并與工程模型相結(jié)合。利用LIDAR3DSCANNERSOFTWARE.C3的高級三維建模、橫截面切割、斷裂線和地形提取功能，能快速高效地對竣工條件進(jìn)行建模并支持設(shè)計(jì)流程。
基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)，LIDAR3DSCANNERSOFTWARE.C3還可以從生成非常龐大的可縮放地形模型。通過與原始數(shù)據(jù)源同步，可縮放地形模型可實(shí)時(shí)更新。這樣做的價(jià)值在于，擁有所有數(shù)據(jù)的全局、最新和綜合表示，并用于使用各種顯示模式和執(zhí)行分析，以及生成動(dòng)畫和可視化效果。