[发明专利]基于三维激光扫描的料场物料的建模方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于三维激光扫描的料场物料的建模方法，利用固定安装在料场上方的三维激光扫描仪对料场物料进行扫描形成第一点云数据；对第一点云数据进行清洗形成第二点云数据；对第二点云数据进行拼接获得第三点云数据；在物料的落料堆积面上获取料臂的点云数据，从第三点云数据中去除料臂的点云数据得到第四点云数据；对第二点云数据中的空白区域进行填充获得填充点云数据，将第四点云数据与填充点云数据合并获得第五点云数据；根据第五点云数据及预设的参考特征点对料场物料进行三维建模。本发明还公开了基于三维激光扫描的料场物料建模系统。通过将三维激光扫描固定安装在料场上方，实现了全方位无死角快速扫描建模，数据真实准确。

技术领域

本发明属于三维激光扫描技术领域,具体涉及一种基于三维激光扫描的料场物料的建模方法及系统。

背景技术

发电企业的堆煤料场是存放各种煤炭燃料的场地，为锅炉燃烧提供重要的储存功能。现有技术中依靠大型机械行走带动扫描仪分段扫描料场，并对扫描后的图像进行建模拼接，然而这种方法在作业前是不能获知现场物料的堆体情况的，必须将大臂抬升到最高位置，并从堆体区域最边缘位置开始运转，并逐段地运行，即机械只扫描料场物料图像，但机械没有进行堆料或取料的实际作业，使机械发生空跑，因此这种方法的作业效率低，损耗严重。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于三维激光扫描的料场物料的建模方法及系统，本发明利用固定在料场上方的一台或多台三维激光扫描仪实时地对料场物料进行快速扫描，并根据获得的料场点云数据及参考特征点对料场进行三维建模。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于三维激光扫描的料场物料的建模方法，所述建模方法包括以下步骤：

扫描步骤：利用固定安装在料场上方的三维激光扫描仪对料场物料进行扫描形成第一点云数据；

清洗步骤：对所述第一点云数据进行清洗形成第二点云数据；

拼接步骤：对所述第二点云数据进行拼接获得第三点云数据；

去除步骤：在物料的落料堆积面上获取料臂的点云数据，从第三点云数据中去除料臂的点云数据得到第四点云数据；

填充步骤：利用三线性插值算法或生长算法对第二点云数据中的空白区域进行点云填充以获得填充点云数据，将第四点云数据与填充点云数据合并获得第五点云数据；

建模步骤：根据所述第五点云数据及预设的参考特征点对料场物料进行三维建模。

进一步的，在扫描步骤之前还包括建立坐标系步骤：建立料场的空间三维坐标系，将料场的空间三维坐标系的空间分隔为多个立方体网格；其中，三维激光扫描仪每次扫描的区域都对应空间三维坐标系内的一组立方体网格；

以及所述清洗步骤还包括：在所述料场的空间三维坐标系中并基于高斯分布的方法检测出第一点云数据中的离群点，并将该离群点从第一点云数据中去除，得到所述第二点云数据。

进一步的，所述拼接步骤包括：

将所述第二点云数据放入对应的立方体网格，对所述第二点云数据进行拼接获得第三点云数据。

进一步的，所述去除步骤获取料臂的点云数据包括：

对于物料的落料堆积面上的每个第一点N₀(x₁,y₁,z₁)，寻找目标点N₁(x₁,y₁,z₂)，该目标点N₁应满足点N₁与原点O的距离d超过预设距离并且z₂-z₁是否大于预设高度差；

获取N₁点与x轴的夹角α₁：