[發明專利]一種堆場實時動態三維測控系統

有效

• 申請號: 201210348000.1
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102878928A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 李清泉;曹民;黃俊能;張德津;張志剛
• 申請（專利權）人: 武漢武大卓越科技有限責任公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24;G01S19/54
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

技術領域

本發明涉及一種激光工業測量系統，尤其是涉及大型堆場的實時動態三維測量與堆場堆取料設備空間位置定位的堆場實時動態三維測控系統。

背景技術

現有技術中針對大型堆場體積測量，普遍采用了便攜式激光測量系統，這種便攜式激光測量系統由激光測距機、地圖星、三角支架及筆記本組成。該系統應用在大型堆場體積測量過程中存在作業量大、受天氣影響大、精度較差等缺陷。

隨著激光測量技術的不斷發展，當前針對有堆取料載體的大型堆場也開始采用固定式激光測量系統，這種固定式激光測量系統通過固定安裝在堆取料設備上，通過選用激光視角范圍廣的激光掃描儀，隨著載體在整個堆場區域行走完成堆體的掃描。該固定式激光測量系統的引用提高了堆場體積測量精度，一定程度上實現了機械化、自動化操作。目前該系統主要采用位置傳感器、激光掃描儀、數據處理終端等設備。位置傳感器采用增量型旋轉編碼器為核心采集部件，采集測量過程中掃描儀相對設定起點的位置變化數據。由于該傳感器采集的為相對位置數據，測量時必須設定掃描起始位置和掃描俯仰角度。該方式局限了測量的隨意性，用戶只能按照系統設定的范圍與載體姿態進行測量。針對堆場局部區域無法獨立便捷的完成測量。同時，針對堆場堆取料設備老化，用戶無法保證在測量過程中始終保持系統設定姿態，進而導致測量誤差。

另一方面，根據不同行業堆場儲料特性，例如火電、有色金屬等，其料場往往會根據燃料/原料的不同品位進行分堆、分層堆放，現有的固定式激光測量系統只能對整個堆場進行儲料體積測量，對于堆取料設備完成一次堆料/取料操作后，料堆變化后體積無法動態測量。用戶無法知曉不同品位燃料/原料的儲存位置及重量，無法實現精細化管理，大大降低了產品的性價比。

現有技術的主要缺陷為：1、現有的固定式激光測量系統使用條件要求苛刻，測量時需要求載體保持在特定狀態下進行，當堆場儲料過多、載體性能老化時，無法按照既定方式進行測量，導致設備無法使用或測量精度降低。2、現有的激光測量系統功能單一，只能實現堆取料機械工作范圍內堆場的三維測量，獲取單一的儲量信息，數據終端只能對各傳感器采集到的數據進行計算存儲，無法根據載體不同的作業方式進行分類測量，實現分區、分層三維數據采集。同時，無法獲取被測量物的影像數據，無法對測量結果、構建的三維模型正確與否做出判定。現有的設備安裝方式采用固定式升高架，受限于堆場堆取料設備懸臂承重量及升高架安全作業高度，只能提供3-5米高掃描測量高度，該高度在堆料高度過高時無法有效掃描堆體外側（內側）,導致測量盲區。另外，掃描儀安裝在斗輪機最高點的測量方式，也無法完成全場無盲區測量。3、現有激光測量系統采用增量型編碼器作為位置定位裝置，無法獲取堆場范圍內任意區域空間位置信息。用戶只能按照系統設定好的測量范圍進行測量，變更測量范圍時丟失空間位置信息，需重新配置，使用較為繁瑣。4、現有激光測量系統與行業其他應用系統兼容性較差，現有的數據終端為ARM?7單片機，無法提供更多的數據接口與復雜的接口程序，使得系統性價比降低。

為此，本發明的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種堆場實時動態三維測控系統，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題；增加了一種新的位置/姿態定位裝置，在原有的行程/回程測量系統上增加俯仰角度測量系統（或直接采用POS定位系統），并在斷面掃描端增加傾角傳感器及GPS衛星羅盤，實現堆場堆取料載體在任意姿態下進行測量。

本發明還有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供了一種新的數據采集終端與CCD相機，新的數據采集終端提供友善的交互界面，使用人員不僅可以通過該設備監控堆場堆取料設備在堆場空間內的位置與姿態，也可根據堆取料設備不同操作（取料和堆料）下進行分類測量，實現堆場的精細化管理，實現煤場分堆、分層數據的動態更新。新增的CCD相機實現掃描過程中的影像數據采集，作為測量三維圖形與實際堆場情況比對依據。同時，本發明解決了堆場堆取料設備與料堆之間的碰撞問題，防止堆取料設備在作業過程中與料堆碰撞導致設備損壞或更為嚴重的安全事故。

本發明再有一目的是解決現有技術所存在的技術問題；提供一種新的位置定位裝置，采用絕對型旋轉編碼器或POS（定位定向系統）定位裝置實現測量時堆場堆取料設備準確的空間絕對位置，實現堆場隨意指定區域測量。對隨意區域測量時，測量區域位置信息準確可靠。