專利名稱：大型料場三維激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光測量系統(tǒng)，具體說是一種用于大型料場儲(chǔ)量計(jì)算的三維激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在貨場、碼頭等大型固體散裝物料場，準(zhǔn)確而迅速地測量出實(shí)際存儲(chǔ)量，是進(jìn)行生產(chǎn)管理，效益評(píng)估和成本核算等工作的必要環(huán)節(jié)。目前大型料場儲(chǔ)量測量方式主要有三種1.人工方式，需要推土機(jī)和堆取料機(jī)對(duì)物料進(jìn)行整形，需要多人配合拉皮尺測量。 精確度差，同時(shí)人力、物力成本高。2.便攜式測量儀器，用單點(diǎn)激光測距儀進(jìn)行測量，采點(diǎn)效率低，構(gòu)網(wǎng)精度差，并且需要做整形處理。3.先采集數(shù)據(jù)、后導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理方式的激光測量系統(tǒng)。采集硬件模塊和處理硬件模塊是分開的。比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，故障率高，硬件上的設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)建模同時(shí)進(jìn)行?，F(xiàn)有的料場儲(chǔ)量激光測量系統(tǒng)，先采集數(shù)據(jù)，后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入處理模塊，其缺點(diǎn)在于a、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊分開，先采集到數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)導(dǎo)入到處理模塊進(jìn)行事后建模，使用麻煩、設(shè)備故障率高，同時(shí)有數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)b、激光掃描儀、編碼器采集數(shù)據(jù)的過程和進(jìn)行三維建模的過程，沒有實(shí)現(xiàn)同步，不能在測量過程中實(shí)現(xiàn)建模，不好實(shí)現(xiàn)測量的圖形和被測場地形狀的實(shí)時(shí)對(duì)照。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、 測量流程簡便、設(shè)備故障率低，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理同步的大型料場儲(chǔ)量測量系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案大型料場三維激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，包括測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊， 所述數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊集成于一體。所述測量模塊包括激光掃描測量模塊、行進(jìn)距離測量模塊和偏轉(zhuǎn)角度測量模塊。所述數(shù)據(jù)采集模塊由編碼器數(shù)字采集卡組成、所述數(shù)據(jù)處理模塊由嵌入式工控機(jī)組成，所述編碼器數(shù)字采集卡置于所述嵌入式工控機(jī)的PCI卡槽。本實(shí)用新型的有益效果在于1、將數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊集成為一體，大大減小了設(shè)備的體積，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、減少測量工作的操作流程，同時(shí)減少設(shè)備故障率。2、讓整個(gè)測量過程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理過程同步，從而實(shí)現(xiàn)測量的過程和得到測量結(jié)果的過程是同步的，能讓操作人員在測量過程中把測量結(jié)果和被測料場情況進(jìn)行隨時(shí)直觀的對(duì)照，讓操作人員即時(shí)明確精細(xì)的測量結(jié)果，并隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和錯(cuò)誤，有效降低工作強(qiáng)度，提高測量自動(dòng)化程度。

圖1是本實(shí)用新型激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)具體實(shí)施方式
的裝置連接圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示是本實(shí)用新型激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖，包括測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和供電模塊。測量模塊包括激光掃描測量模塊、行進(jìn)距離測量模塊和偏轉(zhuǎn)角度測量模塊。數(shù)據(jù)采集模塊由編碼器數(shù)字采集卡組成、負(fù)責(zé)將編碼器數(shù)字采集卡采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)處理模塊由嵌入式工控機(jī)組成，負(fù)責(zé)將各模塊采集到的數(shù)據(jù)調(diào)用、整合、處理和儲(chǔ)存，編碼器數(shù)字采集卡置于嵌入式工控機(jī)的 PCI卡槽，兩者的供電電壓均為12V。如圖2所示是本實(shí)用新型激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)具體實(shí)施方式
的裝置連接圖。其中激光掃描測量模塊由一臺(tái)或者多臺(tái)激光掃描儀組成，安裝于堆取料機(jī)的大臂或者橫梁上，負(fù)責(zé)掃描采集到物體與激光掃描儀的數(shù)字信號(hào)，并通過RS422傳輸通訊協(xié)議將距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊，該激光掃描測量模塊的供電電壓為24V。行進(jìn)距離測量模塊由增量型旋轉(zhuǎn)編碼器和行進(jìn)距離傳動(dòng)裝置組成，通過行進(jìn)距離傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器獲取行進(jìn)中的模擬信號(hào)，并通過RS422傳輸通訊協(xié)議將模擬信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊， 最終轉(zhuǎn)化成為測量過程中激光掃描儀的行進(jìn)距離數(shù)據(jù)，該行進(jìn)距離測量模塊的供電電壓為 12V。偏轉(zhuǎn)角度測量模塊由增量型旋轉(zhuǎn)編碼器和角度傳動(dòng)裝置組成，通過角度傳動(dòng)裝置的帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，增量型旋轉(zhuǎn)編碼器獲取堆取料機(jī)大臂行進(jìn)間的模擬信號(hào)，并通過RS422傳輸通訊協(xié)議將模擬信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊，最終轉(zhuǎn)化成為測量過程中激光掃描儀的偏轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，該偏轉(zhuǎn)角度測量模塊的供電電壓為12V。供電模塊包括220V轉(zhuǎn)24V和220V轉(zhuǎn)12V電源，還包括電源穩(wěn)壓器。此外，該激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)還包括一臺(tái)顯示器，將數(shù)據(jù)處理模塊處理的結(jié)果顯示， 供操作人員查看。大型料場三維激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)的工作流程如下一、數(shù)據(jù)采集1、二維激光掃描測距雷達(dá)連續(xù)獲取二維激光掃描測距雷達(dá)與被測物體的距離數(shù)據(jù)組，傳輸至嵌入式工控機(jī)；2、行進(jìn)距離測量模塊連續(xù)獲取并傳輸增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的電平模擬信號(hào)至編碼器數(shù)據(jù)采集卡，并由編碼器數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至嵌入式工控機(jī)；3、偏轉(zhuǎn)角度測量模塊連續(xù)獲取并傳輸增量型旋轉(zhuǎn)編碼器的電平模擬信號(hào)至編碼器數(shù)據(jù)采集卡，并由編碼器數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸至嵌入式工控機(jī)。二、數(shù)據(jù)處理1、在數(shù)據(jù)采集步驟中，同時(shí)形成三路數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊結(jié)合三路數(shù)據(jù)，在事先設(shè)定好的坐標(biāo)參照系下，進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并對(duì)數(shù)據(jù)篩選，留下有效坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)組；2、對(duì)實(shí)時(shí)采集、轉(zhuǎn)換和篩選到的有效坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)組，在構(gòu)網(wǎng)模塊和體積計(jì)算模塊構(gòu)建被測物料的三角網(wǎng)模型，科學(xué)精確地計(jì)算出被測物體的體積，在顯示器中實(shí)時(shí)顯 示；在測量過程中，對(duì)不斷增加的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)構(gòu)網(wǎng)，與之前構(gòu)建的三角網(wǎng)模型結(jié)合起來，累加計(jì)算體積，并持續(xù)在顯示器中顯示。3、根據(jù)料場的物料顏色和現(xiàn)場光照，對(duì)已經(jīng)構(gòu)建的三角網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，將效果在顯示其中顯示出來，實(shí)現(xiàn)建模數(shù)據(jù)的虛擬仿真。
權(quán)利要求1.一種大型料場三維激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，包括測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊集成于一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，其特征在于所述測量模塊包括激光掃描測量模塊、行進(jìn)距離測量模塊和偏轉(zhuǎn)角度測量模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊由編碼器數(shù)字采集卡組成、所述數(shù)據(jù)處理模塊由嵌入式工控機(jī)組成，所述編碼器數(shù)字采集卡置于所述嵌入式工控機(jī)的PCI卡槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，其特征在于所述激光掃描測量模塊由一臺(tái)或者多臺(tái)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，其特征在于所述行進(jìn)距離測量模塊由增量型旋轉(zhuǎn)編碼器和行進(jìn)距離傳動(dòng)裝置組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，其特征在于所述偏轉(zhuǎn)角度測量模塊由增量型旋轉(zhuǎn)編碼器和角度傳動(dòng)裝置組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，其特征在于所述激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)還包括供電模塊以及顯示器。
專利摘要一種大型料場三維激光實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)，包括測量模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊集成于一體。所述測量模塊包括激光掃描測量模塊、行進(jìn)距離測量模塊和偏轉(zhuǎn)角度測量模塊。所述數(shù)據(jù)采集模塊由編碼器數(shù)字采集卡組成、所述數(shù)據(jù)處理模塊由嵌入式工控機(jī)組成，所述編碼器數(shù)字采集卡置于所述嵌入式工控機(jī)的PCI卡槽。將數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊集成為一體，減小設(shè)備體積，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減少測量流程，同時(shí)減少設(shè)備故障率；讓整個(gè)測量過程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理過程同步，從而實(shí)現(xiàn)測量的過程和得到測量結(jié)果的過程是同步的，有效降低工作強(qiáng)度，提高測量自動(dòng)化程度。
文檔編號(hào)G01B11/00GK202119401SQ20112024381
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者楊鵬, 陳志剛 申請(qǐng)人:上海徠肯工貿(mào)有限公司