基于激光掃描的料場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的研究.pdf

1、全國(guó)約80％的電力來(lái)自火力發(fā)電，而火力發(fā)電廠核算其發(fā)電成本的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就是儲(chǔ)煤量。傳統(tǒng)盤煤的主要原理為：首先將堆積的煤炭通過(guò)斗輪堆取料機(jī)將其整成比較規(guī)則的梯形或矩形。再通過(guò)人工用皮尺丈量得到體積再乘以密度得出重量。該方法存在效率低、誤差大、耗費(fèi)人力、物力等缺點(diǎn)。因此，本文提出一種新的盤存測(cè)量思想，該盤煤系統(tǒng)輕巧、實(shí)用且適用于任何煤堆形狀。
　　 本文從獲取三維數(shù)據(jù)場(chǎng)、測(cè)量設(shè)備控制、體積算法等方面展開(kāi)研究如下：
　　 第

2、一，火力發(fā)電廠堆積的煤堆表面數(shù)據(jù)是一個(gè)變化的曲面體積數(shù)據(jù)，通過(guò)激光掃描儀掃描獲取煤堆表面被測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的線距離、角度信息，然后通過(guò)一系列的幾何轉(zhuǎn)換，得到斷面二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。并通過(guò)位移傳感器、角度傳感器確定掃描儀實(shí)時(shí)位置信息，即每一個(gè)斷面二維數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將坐標(biāo)進(jìn)行有效匹配就可以構(gòu)建出三維數(shù)據(jù)場(chǎng)。
　　 第二，激光掃描儀是高精密光學(xué)傳感器。由于在煤場(chǎng)、礦場(chǎng)，粉塵大、日曬高溫、電磁干擾、潮濕結(jié)露等惡劣因素可能會(huì)影響測(cè)量精度及其工

3、作的穩(wěn)定性。為此，有必要設(shè)計(jì)自動(dòng)溫控系統(tǒng)以便給激光掃描儀提供適宜的工作溫度環(huán)境。并且使用防灰密閉裝置以達(dá)到保護(hù)掃描儀而避免灰塵弄臟鏡頭的目的。
　　 第三，激光掃描儀硬件控制模塊和編碼器硬件控制模塊的設(shè)計(jì)：編碼器控制板通過(guò)獲取編碼器脈沖數(shù)據(jù)，并判斷脈沖值是否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的閥值，即確定激光掃描儀的位置，并發(fā)送串口指令讓采集控制板觸發(fā)激光掃描儀獲取一幀斷面信息。然后，經(jīng)過(guò)空間幾何轉(zhuǎn)換得到斷面二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。最后通過(guò)特定的組合分析方法，

4、整合同一時(shí)間的第三坐標(biāo)數(shù)據(jù)及二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過(guò)特定的文件格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，得到整個(gè)料場(chǎng)離散的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。另外，對(duì)于獲取到的大量離散三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，用精確的數(shù)值積分算法進(jìn)行切片體積計(jì)算，并通過(guò)誤差分析法，最大限度減小誤差并提高測(cè)量精度。最后通過(guò)三維數(shù)據(jù)的體積與密度的相乘計(jì)算出煤場(chǎng)的儲(chǔ)煤量。
　　 從工業(yè)應(yīng)用的角度來(lái)看，利用本文所設(shè)計(jì)的體積測(cè)量系統(tǒng)，能夠很大程度上提高大型料場(chǎng)體積測(cè)量效率和測(cè)量精度，并降低人工測(cè)量成本。所提出的測(cè)量分析