[发明专利]大型堆积物料体积绕行测量装置和方法

权利要求书

1.一种大型堆积物料体积绕行测量装置，包括一个激光扫描器（21）、一个惯性测量单元（22）、一个小车控制器（23）、一个小车驱动器（24）、一台运载小车（10）、两个车轮编码器和一台计算机（60），其特征在于：所述激光扫描器（21）安装在运载小车（10）上，运载小车（10）绕料堆（30）运行，通过运载小车（10）的运动，激光扫描器（21）对料堆（30）进行扫描，同时，安装在运载小车（10）上的惯性测量单元（22）、车轮编码器和陀螺仪同步测量运载小车（10）的位置信息和姿态信息，所述车轮编码器安装在小车的车轮旁，两组传感器的信息传递到计算机（60）上经拟合后能够呈现出料堆（30）的完整轮廓信息。

2.根据权利要求1所述，大型堆积物料体积绕行测量装置，其特征在于：所述运载小车控制器（23）和驱动器（24）安装在运载小车（10）上；运载小车（10）运载各传感器在被测量的料堆（30）周边运动，以至于料堆（30）的轮廓信息都能够被传感器扫描测量到。

3.一种大型堆积物料体积绕行测量方法，采用根据权利要求1所述的大型堆积物料体积绕行测量装置进行测量，其特征在于测量操作步骤如下：

a)      系统初始化：控制运载小车（10）运动到一个给定的位置，设置扫描频率和运载小车（10）运动速度；

b)      建立标准坐标系，开启各传感器开始获取数据；

c)      开启运载小车（10），绕行料堆（30）一周，各传感器同步采集信息；

d)      数据处理：将点云信息拟合成三维轮廓，对料堆（30）进行积分重建，得出料堆（30）体积；

e)      完成测量：传感器和运载小车（10）运动关闭，运载小车（10）复位操作。

4.根据权利要求3所述大型堆积物料体积绕行测量方法，其特征在于：测量系统启动后，首先建立一个固定坐标系，运载小车（10）开始运动，各传感器也开始工作，激光扫描器（21）开始扫描料堆（30）轮廓，惯性测量单元（22）和车轮编码器配合测量运载小车（30）到固定坐标系原点的位移，惯性测量单元（22）中的陀螺仪测量运载小车（30）的姿态信息。

5.根据以上传感器的测量信息，可以建立多个空间变换坐标系，可以将激光扫描器（21）测出的料堆（30）轮廓信息转换到统一的固定坐标系下；然后，在统一坐标系下我们就可以重建料堆（30）三维轮廓模型，进而根据数据处理得出料堆（30）的体积信息；以上信息的采集和获取最大的特征在于，各传感器采集信息的过程是同步的，然后将这些拼合成一组数据信息，为空间变换坐标系的正确建立、数据的正确处理做准备。

6.根据权利要求2所述大型堆积物料体积绕行测量方法，其特征在于：通过传感器收集的信息有：激光扫描器（21）获得的料堆（40）轮廓点信息、惯性测量单元（22）获得的小车位移信息和姿态信息、车轮编码器获得的车轮转动信息；测量信息通过无线的通信方式传递给具有数据处理及控制功能的计算机（60）；所述激光扫描器（21）和惯性测量单元（22）传感器获得信息经处理后组成料堆（30）的完整三维轮廓信息，通过计算机的处理模拟出料堆（30）的轮廓模型，进而通过积分重构的方式计算出料堆（30）的体积。