CN202119401U - 大型料场三维激光实时测量系统 - Google Patents

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陈志刚
杨鹏
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Abstract

一种大型料场三维激光实时测量系统，包括测量模块、数据采集模块和数据处理模块，所述数据采集模块和数据处理模块集成于一体。所述测量模块包括激光扫描测量模块、行进距离测量模块和偏转角度测量模块。所述数据采集模块由编码器数字采集卡组成、所述数据处理模块由嵌入式工控机组成，所述编码器数字采集卡置于所述嵌入式工控机的PCI卡槽。将数据采集模块和数据处理模块集成为一体，减小设备体积，简化系统结构、减少测量流程，同时减少设备故障率；让整个测量过程实现数据采集和数据处理过程同步，从而实现测量的过程和得到测量结果的过程是同步的，有效降低工作强度，提高测量自动化程度。

Description

大型料场三维激光实时测量系统
技术领域
本实用新型涉及一种激光测量系统，具体说是一种用于大型料场储量计算的三维激光实时测量系统。 
背景技术
在货场、码头等大型固体散装物料场，准确而迅速地测量出实际存储量,是进行生产管理,效益评估和成本核算等工作的必要环节。 
目前大型料场储量测量方式主要有三种： 
1.人工方式，需要推土机和堆取料机对物料进行整形，需要多人配合拉皮尺测量。精确度差，同时人力、物力成本高。
2.便携式测量仪器，用单点激光测距仪进行测量，采点效率低，构网精度差，并且需要做整形处理。 
3.先采集数据、后导入数据处理方式的激光测量系统。采集硬件模块和处理硬件模块是分开的。比较费时费力，故障率高，硬件上的设计缺陷导致无法实现采集数据和数据建模同时进行。 
现有的料场储量激光测量系统，先采集数据，后将数据导入处理模块，其缺 
点在于：
a、数据采集模块和数据处理模块分开，先采集到数据，然后把数据导入到处理模块进行事后建模，使用麻烦、设备故障率高，同时有数据丢失的风险
b、激光扫描仪、编码器采集数据的过程和进行三维建模的过程，没有实现同步，不能在测量过程中实现建模，不好实现测量的图形和被测场地形状的实时对照。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服以上现有技术的不足，提供一种结构简单、测量流程简便、设备故障率低，同时可以实现数据采集和数据处理同步的大型料场储量测量系统。
为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案： 
    大型料场三维激光实时测量系统，包括测量模块、数据采集模块、数据处理模块，所述数据采集模块和数据处理模块集成于一体。
    所述测量模块包括激光扫描测量模块、行进距离测量模块和偏转角度测量模块。 
所述数据采集模块由编码器数字采集卡组成、所述数据处理模块由嵌入式工控机组成，所述编码器数字采集卡置于所述嵌入式工控机的PCI卡槽。 
本实用新型的有益效果在于： 
1、将数据采集模块和数据处理模块集成为一体，大大减小了设备的体积，简化了系统的结构、减少测量工作的操作流程，同时减少设备故障率。
2、 让整个测量过程实现数据采集和数据处理过程同步，从而实现测量的过程和得到测量结果的过程是同步的，能让操作人员在测量过程中把测量结果和被测料场情况进行随时直观的对照，让操作人员即时明确精细的测量结果，并随时发现问题和错误，有效降低工作强度，提高测量自动化程度。 
附图说明
图1是本实用新型激光实时测量系统具体实施方式的结构示意图; 
图2是本实用新型激光实时测量系统具体实施方式的装置连接图。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步的说明。 
如图1所示是本实用新型激光实时测量系统具体实施方式的结构示意图，包括测量模块、数据采集模块、数据处理模块和供电模块。测量模块包括激光扫描测量模块、行进距离测量模块和偏转角度测量模块。数据采集模块由编码器数字采集卡组成、负责将编码器数字采集卡采集到的模拟信号转化成数字信号，数据处理模块由嵌入式工控机组成，负责将各模块采集到的数据调用、整合、处理和储存，编码器数字采集卡置于嵌入式工控机的PCI卡槽，两者的供电电压均为12V。 
如图2所示是本实用新型激光实时测量系统具体实施方式的装置连接图。其中激光扫描测量模块由一台或者多台激光扫描仪组成，安装于堆取料机的大臂或者横梁上，负责扫描采集到物体与激光扫描仪的数字信号，并通过RS422传输通讯协议将距离数据传输到数据采集模块，该激光扫描测量模块的供电电压为24V。行进距离测量模块由增量型旋转编码器和行进距离传动装置组成，通过行进距离传动装置的带动旋转，增量型旋转编码器获取行进中的模拟信号，并通过RS422传输通讯协议将模拟信号传输到数据采集模块，最终转化成为测量过程中激光扫描仪的行进距离数据，该行进距离测量模块的供电电压为12V。偏转角度测量模块由增量型旋转编码器和角度传动装置组成，通过角度传动装置的带动旋转，增量型旋转编码器获取堆取料机大臂行进间的模拟信号，并通过RS422传输通讯协议将模拟信号传输到数据采集模块，最终转化成为测量过程中激光扫描仪的偏转角度数据，该偏转角度测量模块的供电电压为12V。 
供电模块包括220V转24V和220V转12V电源，还包括电源稳压器。 
此外，该激光实时测量系统还包括一台显示器，将数据处理模块处理的结果显示，供操作人员查看。 
大型料场三维激光实时测量系统的工作流程如下： 
一、数据采集
1、二维激光扫描测距雷达连续获取二维激光扫描测距雷达与被测物体的距离数据组，传输至嵌入式工控机；
2、行进距离测量模块连续获取并传输增量型旋转编码器的电平模拟信号至编码器数据采集卡，并由编码器数据采集卡转换成数字信号传输至嵌入式工控机；
3、偏转角度测量模块连续获取并传输增量型旋转编码器的电平模拟信号至编码器数据采集卡，并由编码器数据采集卡转换成数字信号传输至嵌入式工控机。
二、数据处理 
1、在数据采集步骤中，同时形成三路数据。数据处理模块结合三路数据，在事先设定好的坐标参照系下，进行三维坐标转换，并对数据筛选，留下有效坐标点数据组；
2、对实时采集、转换和筛选到的有效坐标点数据组，在构网模块和体积计算模块构建被测物料的三角网模型，科学精确地计算出被测物体的体积，在显示器中实时显示；在测量过程中，对不断增加的测量数据进行动态构网，与之前构建的三角网模型结合起来，累加计算体积，并持续在显示器中显示。
3、根据料场的物料颜色和现场光照，对已经构建的三角网进行实时渲染，将效果在显示其中显示出来，实现建模数据的虚拟仿真。 

Claims (6)

1.一种大型料场三维激光实时测量系统，包括测量模块、数据采集模块和数据处理模块，其特征在于：所述数据采集模块和数据处理模块集成于一体。
2.根据权利要求1所述的激光实时测量系统，其特征在于：所述测量模块包括激光扫描测量模块、行进距离测量模块和偏转角度测量模块。
3.根据权利要求1所述的激光实时测量系统，其特征在于：所述数据采集模块由编码器数字采集卡组成、所述数据处理模块由嵌入式工控机组成，所述编码器数字采集卡置于所述嵌入式工控机的PCI卡槽。
4.根据权利要求2所述的激光实时测量系统，其特征在于：所述激光扫描测量模块由一台或者多台组成。
5.根据权利要求2所述的激光实时测量系统，其特征在于：所述行进距离测量模块由增量型旋转编码器和行进距离传动装置组成。
5.根据权利要求2所述的激光实时测量系统，其特征在于：所述偏转角度测量模块由增量型旋转编码器和角度传动装置组成。
6.根据权利要求1至6任一所述的激光实时测量系统，其特征在于：所述激光实时测量系统还包括供电模块以及显示器。
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