[發(fā)明專利]一種糧倉糧食體積測量系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011601906.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112629415A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 張焱;施逸;楊東;李汪紅
• 申請（專利權）人: 合肥達樸匯聯(lián)科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 花錦濤

本發(fā)明涉及一種糧倉糧食體積測量系統(tǒng)，包括：第一激光雷達設備、第二激光雷達設備、計算終端，所述第一激光雷達設備、第二激光雷達設備安裝在糧倉內(nèi)部上方兩端對角線位置處，所述第一激光雷達設備、第二激光雷達設備、計算終端處于同一個局域網(wǎng)內(nèi)，且計算終端與第一激光雷達設備、第二激光雷達設備通信連接；由于本發(fā)明在測量和計算過程中使用了第一IMU數(shù)據(jù)、第二IMU數(shù)據(jù)，在計算第一旋轉(zhuǎn)矩陣、第二旋轉(zhuǎn)矩陣后，將第一點云數(shù)據(jù)、第二點云數(shù)據(jù)中的任意點，由第一旋轉(zhuǎn)矩陣、第二旋轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為糧倉整體坐標系，相對于一維線性掃描精度更高，誤差更小，能更準確的計算出糧倉體積。

技術領域

本發(fā)明涉及激光雷達技術領域，尤其涉及一種糧倉糧食體積測量系統(tǒng)。

背景技術

激光雷達英文全稱為Light Detection And Ranging，簡稱LiDAR，即光探測與測量，是一種集激光、全球定位系統(tǒng)(GPS)和IMU(Inertial Measurement Unit，慣性測量單元)三種技術于一身的系統(tǒng)，用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM(數(shù)字高程模型)。這三種技術的結合，可以高度準確地定位激光束打在物體上的光斑，測距精度可達厘米級。基于此優(yōu)點，激光雷達廣泛使用在三維重建，車路協(xié)同等應用場景。

目前糧倉已經(jīng)廣泛使用了物聯(lián)網(wǎng)技術，例如使用多層網(wǎng)格部署的溫度傳感器實時監(jiān)控糧倉溫度，使用高清攝像頭監(jiān)控糧倉畫面。目前也存在使用攝像頭或者紅外線檢測糧倉糧食體積的方法，但是這些方法都是通過采集糧倉邊緣數(shù)個點高度，近似糧倉為平整狀態(tài)，精度較低，且需要在糧倉內(nèi)安裝導軌，安裝流程復雜。

又如申請?zhí)枮椤癈N201210224186.X”的發(fā)明專利公開了一種基于動態(tài)三維激光掃描的大型不規(guī)則散糧堆體積測量方法，其具體步驟如下：首先在糧倉頂部中間位置，沿寬度方向布置導軌；導軌上設有步進電機控制的滑塊，激光雷達掃描儀安裝在滑塊上；滑塊從糧倉頂部一端勻速移動至另一端，滑塊帶動激光雷達掃描儀完成整個散糧堆表面的掃描；激光雷達裝置為一維掃描裝置，實現(xiàn)線掃描并返回坐標數(shù)據(jù)；主控制電腦用于給步進電機發(fā)射脈沖，對信號進行處理；主控制電腦得到散糧堆表面的點云數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶對糧堆測量所允許的誤差值，確定用以計算體積的被掃描點的分布密度，根據(jù)用戶提供糧食密度，計算散糧堆重量。該專利方案較為復雜，需要用到導軌，同時計算精度較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有糧倉體積測量精度較差的問題。

本發(fā)明通過以下技術手段實現(xiàn)解決上述技術問題的：

一種糧倉糧食體積測量系統(tǒng)，包括：

第一激光雷達設備、第二激光雷達設備、計算終端，所述第一激光雷達設備、第二激光雷達設備安裝在糧倉內(nèi)部上方兩端對角線位置處，所述第一激光雷達設備、第二激光雷達設備、計算終端處于同一個局域網(wǎng)內(nèi)，且計算終端與第一激光雷達設備、第二激光雷達設備通信連接；

第一激光雷達設備采集第一IMU數(shù)據(jù)、第一位置數(shù)據(jù)、第一點云數(shù)據(jù)，第二激光雷達設備采集第二IMU數(shù)據(jù)、第二位置數(shù)據(jù)、第二點云數(shù)據(jù)；

計算終端接收第一IMU數(shù)據(jù)、第二IMU數(shù)據(jù)，并分別計算第一IMU數(shù)據(jù)、第二IMU數(shù)據(jù)得到對應的第一旋轉(zhuǎn)矩陣、第二旋轉(zhuǎn)矩陣。

計算終端獲取第一激光雷達設備、第二激光雷達設備分別采集的第一位置數(shù)據(jù)與第一點云數(shù)據(jù)、第二位置數(shù)據(jù)與第二點云數(shù)據(jù)，并通過第一旋轉(zhuǎn)矩陣、第一位置數(shù)據(jù)、第一點云數(shù)據(jù)獲取相對于糧倉的第一坐標P1’，通過第二旋轉(zhuǎn)矩陣、第二位置數(shù)據(jù)與第二點云數(shù)據(jù)獲取相對于糧倉的第二坐標P2’；

計算終端判斷第一坐標P1’、第二坐標P2’是否位于糧倉內(nèi)，將處于糧倉外的坐標排除，并將第一點云數(shù)據(jù)、第二點云數(shù)據(jù)中的噪點數(shù)據(jù)刪除，剩余的第一坐標P1’、第二坐標P2’合并配準生成糧食模擬圖；

計算終端將糧食模擬圖劃分成若干個網(wǎng)格，對所有網(wǎng)格體積求和，得到糧倉所有糧食的體積。