基于激光掃描的料場測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、全國約80％的電力來自火力發(fā)電，而火力發(fā)電廠核算其發(fā)電成本的重要經(jīng)濟指標就是儲煤量。傳統(tǒng)盤煤的主要原理為：首先將堆積的煤炭通過斗輪堆取料機將其整成比較規(guī)則的梯形或矩形。再通過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、耗費人力、物力等缺點。因此，本文提出一種新的盤存測量思想，該盤煤系統(tǒng)輕巧、實用且適用于任何煤堆形狀。
　　 本文從獲取三維數(shù)據(jù)場、測量設(shè)備控制、體積算法等方面展開研究如下：
　　 第

2、一，火力發(fā)電廠堆積的煤堆表面數(shù)據(jù)是一個變化的曲面體積數(shù)據(jù)，通過激光掃描儀掃描獲取煤堆表面被測目標點的線距離、角度信息，然后通過一系列的幾何轉(zhuǎn)換，得到斷面二維坐標數(shù)據(jù)。并通過位移傳感器、角度傳感器確定掃描儀實時位置信息，即每一個斷面二維數(shù)據(jù)對應(yīng)的第三坐標數(shù)據(jù)，將坐標進行有效匹配就可以構(gòu)建出三維數(shù)據(jù)場。
　　 第二，激光掃描儀是高精密光學傳感器。由于在煤場、礦場，粉塵大、日曬高溫、電磁干擾、潮濕結(jié)露等惡劣因素可能會影響測量精度及其工

3、作的穩(wěn)定性。為此，有必要設(shè)計自動溫控系統(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到保護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：編碼器控制板通過獲取編碼器脈沖數(shù)據(jù)，并判斷脈沖值是否達到系統(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)過空間幾何轉(zhuǎn)換得到斷面二維坐標數(shù)據(jù)。最后通過特定的組合分析方法，

4、整合同一時間的第三坐標數(shù)據(jù)及二維坐標數(shù)據(jù)，并通過特定的文件格式存儲數(shù)據(jù)，得到整個料場離散的三維坐標數(shù)據(jù)。另外，對于獲取到的大量離散三維坐標數(shù)據(jù)，用精確的數(shù)值積分算法進行切片體積計算，并通過誤差分析法，最大限度減小誤差并提高測量精度。最后通過三維數(shù)據(jù)的體積與密度的相乘計算出煤場的儲煤量。
　　 從工業(yè)應(yīng)用的角度來看，利用本文所設(shè)計的體積測量系統(tǒng)，能夠很大程度上提高大型料場體積測量效率和測量精度，并降低人工測量成本。所提出的測量分析