一种基于三维建模的散装堆料在线测量方法及系统与流程

本发明属于三维建模、测量测绘领域，具体涉及一种基于三维建模的散装堆料在线测量方法及系统。

背景技术：

1、在煤炭、冶金、港口等行业中，常存在大量的散装货物进行集散，为了把握运输量，传统方法工人经常使用尺子、皮带秤、轨道衡等方法进行动态计量，而目前国内外大多数生产厂家的计量工具都无法达到商业计量要求的误差范围(0.5-1.0％)。

2、现还有一种煤粉仓料位测量装置，由单片机、计数器、电机换向器、传感器等组成。料位计进行测量时，料位计中的浮标开始向下降，浮标接触介质表面的瞬间停止下降，而后将浮标收回，直接得到顶部无料空间距离，从而得出料位高度，来计算体积，但是，现有的检测装置无法检测煤粉仓内部煤粉情况，同时由于浮标接触范围较小，不能准确测量区域内具体高度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，从而提供一种基于三维建模的散装堆料在线测量方法及系统，本申请提出的方法不会因为工具的局限性和测量空间的局限性导致无法测量或者精度不达标。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种基于三维建模的散装堆料在线测量方法，所述方法为：使用扫描设备对堆料进行扫描采集三维点云数据，利用角点拼接方法进行三维建模，对三维模型中堆料进行物料识别，通过构网规则计算模型体积。

3、作为上述方法的一种改进，所述方法具体包括：

4、步骤1：数据采集；通过一种或多种扫描设备对堆料进行扫描采集三维点云数据；

5、步骤2：三维建模；利用角点拼接方法处理扫描设备获取的三维点云数据，得到堆料的三维模型；

6、步骤3：物料识别；通过识别特定角点来确定堆料物体；

7、步骤4：计算物料体积：按照构网规则将确定的堆料物体的三维模型转换成三角网模型，计算出模型体积。

8、作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：

9、步骤5：测量参考密度：经过多次抽样测量得到堆料密度；

10、步骤6：计算堆料重量：使用模型体积乘以密度得到堆料重量。

11、作为上述方法的一种改进，所述扫描设备包括无人机、吊轨机器人或背包设备。

12、作为上述方法的一种改进，所述扫描设备支持数据无线传输。

13、作为上述方法的一种改进，所述步骤2具体包括：

14、步骤2-1：选取角点；具体包括：

15、步骤2-1-1：首先在某个点附近选取n个像素点；

16、步骤2-1-2：将n个像素点分为三类：更暗、相似和更亮；

17、步骤2-1-3：如果存在连续的n/2个以上的像素点均为更暗类或者均为更亮类则说明该点为角点；

18、步骤2-2：拼接三维模型；利用相同角点将三维点云数据叠加拼接在一起，再对数据进行孔洞修补、孤立点删除、消除噪声和偏差纠正，形成三维模型。

19、作为上述方法的一种改进，所述n为36。

20、作为上述方法的一种改进，所述步骤3具体为：将数据输入到三维物体检测器pointrcnn进行物料识别。

21、本发明还提供一种基于三维建模的散装堆料在线测量系统，所述系统包括：

22、数据采集模块，用于对堆料进行扫描采集三维点云数据；

23、三维建模模块：用于利用角点拼接方法处理扫描设备获取的三维点云数据，得到堆料的三维模型；

24、物料识别模块；用于通过识别特定角点来确定堆料物体；

25、计算物料体积模块：用于按照构网规则将确定的堆料物体三维模型形成具有空间立体的三角网模型，计算出模型体积。

26、作为上述系统的一种改进，所述系统还包括：

27、选择参考密度模块：用于测量堆料密度；

28、计算堆料模块：用于计算堆料重量。

29、与现有技术相比，本发明的优势在于：

30、本发明的测量方法是通过激光测量系统测量堆场的体积，计算准确率远高于传统和现有的化整为零的测量方法，满足商业计量要求，很大程度上提高堆料重量测量的效率，节省人力，降低了成本。

技术特征：

1.一种基于三维建模的散装堆料在线测量方法，所述方法为：使用扫描设备对堆料进行扫描采集三维点云数据，利用角点拼接方法进行三维建模，对三维模型中堆料进行物料识别，通过构网规则计算模型体积。

2.根据权利要求1所述的基于三维建模的散装堆料在线测量方法，其特征在于，所述方法具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于三维建模的散装堆料在线测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述的基于三维建模的散装堆料在线测量方法，其特征在于，所述扫描设备包括无人机、吊轨机器人或/和背包设备。

5.根据权利要求2所述的基于三维建模的散装堆料在线测量方法，其特征在于，所述扫描设备支持数据无线传输。

6.根据权利要求2所述的基于三维建模的散装堆料在线测量方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

7.根据权利要求6所述的基于三维建模的散装堆料在线测量方法，其特征在于，所述n为36。

8.根据权利要求2所述的基于三维建模的散装堆料在线测量方法，其特征在于，所述步骤3具体为：将数据输入到三维物体检测器pointrcnn进行物料识别。

9.一种基于三维建模的散装堆料在线测量系统，所述系统包括：

10.根据权利要求9所述的基于三维建模的散装堆料在线测量系统，其特征在于，所述系统还包括：

技术总结
本发明提供了一种基于三维建模的散装堆料在线测量方法及系统，所述方法为：使用扫描设备对堆料进行扫描采集三维点云数据，利用角点拼接方法进行三维建模，对三维模型中堆料进行物料识别，通过构网规则计算模型体积。本发明的测量方法是通过激光测量系统测量堆场的体积，计算准确率远高于传统和现有的化整为零的测量方法，满足商业计量要求，很大程度上提高堆料重量测量的效率，节省人力，降低了成本。

技术研发人员：孙银健,郭敬,蒋开文,陈仁
受保护的技术使用者：北京瓦特曼智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19