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斗輪機全自動三維激光掃描盤煤系統(tǒng)-是北京三維麥普導航測繪技術有限公司依托武漢測繪科技大學新出的測繪軟件成果,于2012年,在國內(nèi)老款固定式盤煤儀的基礎上開發(fā)的,它利用GPS定位掃描儀位置(GPS水平定位誤差1厘米,高 程誤差2厘米).利用二維掃描儀高速掃描傾角距離,利用多傳感器進行精密側(cè)向測角,結(jié)合測繪成圖、三維圖形處理技術研發(fā)的一種新型高精度盤庫系統(tǒng),它大大改進了市場原有的老款盤煤儀通過形成編碼器測量距離誤差過大、垂直角、編碼器測角精度低的問題.該系統(tǒng)可以應用于任意形狀堆料的體積測量 ,是數(shù)字化煤場的可靠地前端采集設備。
斗輪機全自動三維激光掃描盤煤系統(tǒng)遠距離慢速型激光掃描器是已經(jīng)擁有10年歷史的性能穩(wěn)定的激光掃描器，它采用成熟的激光-時間飛行原理，非接觸式檢測，IP67的防護等級，內(nèi)部集成加熱器，使得其可以用在室外惡劣環(huán)境下的區(qū)域防撞及測量，測距為250米，(10%反射率時為150米)，數(shù)據(jù)接口為RS422及以太網(wǎng)接口，PNP開漏輸出。
工作原理和過程
1.1 本系統(tǒng)以堆取料機（以懸臂式堆取料機為例：圖1）為載體，采用激光掃描測距技術和位置傳感技術，即時獲取被測料場的空間位置信息數(shù)據(jù)，并同步傳輸?shù)接嬎銠C平臺。該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)最關鍵的一個環(huán)節(jié)是，通過激光掃描儀二維扇面掃描物料表面，獲取被測煤場的與激光掃描儀之間的角度信息和距離信息(圖2）
圖1
圖2
圖3
圖4
圖5
1.3 通過構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)，被測物料形狀被分解成數(shù)以萬計的三棱柱體，計算每個三棱柱體的體積，對所有三棱柱體積進行累加，就
得到被測物料的體積（圖6）。同時軟件可以實現(xiàn)對被測物體的分割計算（圖7）。
圖6
圖7
產(chǎn)品的特點：
系統(tǒng)的相對精度和精度具有高精度的特性體積誤差可以達到千分之六以內(nèi)。
全自動掃描，測量速度快。
IP67防水可全天候工作測量精度不受人為因素天氣因素、堆體形狀影響。
軟件操作簡單。
單人可完成操作。
長檢測距離（最遠250米）
高角度分辨率（0.125度）
大掃描角度（Max:300度，可以在設置參數(shù)中調(diào)整）
測量原理：
本產(chǎn)品采用二維高速激光掃描儀采集煤堆上高密度斷面數(shù)據(jù)結(jié)合GPS系統(tǒng)及傳感器獲得掃描儀的空間坐標及角度信息實現(xiàn)三維點云采集三維圖型顯示并可經(jīng)報表和圖形打印輸出的堆體體積測量系統(tǒng)。
應用領域：
火電企業(yè)、港口碼頭、鋼鐵廠、冶金單位、化工企業(yè)、建筑土石方開挖現(xiàn)場、露天礦開采現(xiàn)場、巖石剖面測量。
安裝位置：
可安裝在露天斗輪機、龍門吊、橋抓、圓形煤場堆取料機、其它各種機械平臺煤場（非露天不適用于GPS）。
設備組成：
| 進口二維激光掃描儀 | 對堆體表面進行高頻率斷面，掃描將角度和距離輸出到控制終端。 |  |
| 雙頻高精度GPS | 該高精度GPS可完成掃描儀的實時三維坐標測量,水平定位精度達1厘米,高程定位 精度2厘米.此坐標是煤堆掃描過程中的坐標起算點。煤堆表面坐標均以此點為參 考點。當掃描儀位置發(fā)生移動時,GPS也可以實時獲得掃描儀三維坐標。 |  |
| 測向測角模塊 | 獲得掃描儀的水平方位角。 |  |
| 現(xiàn)場控制器 | 該控制器與現(xiàn)場多種傳感器、控制硬件設備連接，完成動作控制及數(shù)據(jù)采集。主 要功能有實時數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)解算/存儲.此控制器可向用戶提供多種標準計算機 接口。 |  |
| 進口姿態(tài)傳感器 | 測量系統(tǒng)的輔助校正裝置，采用高精度雙軸傾斜傳感器模組，目的是防止在測量 過程中因測量平臺發(fā)生傾斜而造成的點位坐標計算誤差，通過我們的快速算法， 無論平臺處于何種狀態(tài)（主要是指水平程度），都能保證點位坐標的測量精度， 省去了設備安裝調(diào)平步驟，實現(xiàn)真正的“安裝即用”。 |  |
| 主控室電腦 | 負責安裝盤煤軟件，處理三維點云數(shù)據(jù)建立三維立體模型，生成報表。 |  |
| 最遠檢測距離 | 250m |
| 10％反射率檢測距離 | 150m |
| 掃描角度 | Max:300°，可以在設置參數(shù)中調(diào)整 |
| 角度步進分辨率 | 0 125/0.25°/0.5°/10°可調(diào) |
| 掃描頻率 | 10HZ（掃描角度范圍的重復次數(shù)） |
| 響應時間 | 200ms~10ms |
| 分辨率/系統(tǒng)誤差 | 3.9mm/typ.±25mm |
| 激光二極管波長 | 紅色外光905納米 |
| 數(shù)據(jù)接口 | RS422/Ethernet |
| 通訊速率 | 9.6/19.2/38.4/57.6/115.2K/1M/10M(bps) |
| 開關量輸出 | 4*PNP；typ；±24VDC |
| 激光防護等級 | 一級（人眼安全） |
| 工作電壓/功耗 | 24VDC±15％ |
| 工作溫度/儲存溫度 | -25~45℃/-20~80℃ |
| 防護等級 | IP67 |
| 外形尺寸（W*H*D） | 350*264*287mm |
| 重量 | 9.1kg |
| 軟件 | |
| 軟件 | SOPAS Engineering軟件 |
| 系統(tǒng)綜合誤差 | |
| 系統(tǒng)整體相對誤差精度 | 體積一千立方米以上，誤差小于0.5％ |
| 單一煤場測量時間 | 15到45分鐘 |
| 軟件推薦配置要求 | 2.6G以上CPU，1G以上內(nèi)存，128M以上獨立顯卡，80G以上硬盤 |
| 激光測量距離 | 80-250米以上 |
| 激光距離測量分辨率 | 毫米級 |
| 無線傳輸距離 | 3公里（無遮擋） |
| 天線傳輸速率 | 天線傳輸速率,54Mbps |
| 報表格式 | 支持PDF,WORD等通用件格式，支持通用網(wǎng)頁數(shù)據(jù)格式 |
| GPS定位系統(tǒng)參數(shù) | |
| 水平定位精度 | ±(10＋1×10-6D)mm |
| 垂直定位精度 | ±(20＋1×10-6D)mm |
| 掃描角度 | Max:300，可在設置參數(shù)中調(diào)整 |
| 角度步進分辨率 | 0.125°/0.25°/0.5°/1.0°可調(diào) |
| 掃描頻率 | 10Hz(300°的扇面往復次數(shù)) |
| 響應時間 | 200m/s-100m/s |
| 分辨率/系統(tǒng)誤差 | 3.9mm/typ.±25mm |
| 激光二極管波長 | 紅色外光905nm |
| 數(shù)據(jù)接口 | RS422/Ethernet |
| 通訊速率 | 9.6/19.2/38.4/57.6/115.2/1M/10M(bps) |
| 開關量輸出 | 4*PNP;typ.±24VDC |
| 激光防護等級 | 1級(人眼安全) |
| 工作電壓/功耗 | 24VDC±15% |
| 工作溫度/存儲溫度 | -25-45℃/-20-80℃ |
| 防護等級 | IP67 |
| 掃描頻率 | 10Hz(300 的扇面往復次數(shù)) |
| 重量 | 9.1Kg |
| 美國測向測角模塊 | |
| 定向精度 | 0.2° |
| 進口姿態(tài)傳感器 | |
| 補償精度 | 0.008° |
| 補償范圍 | ±15° |
| 現(xiàn)場工業(yè)控制電腦 | |
| 主頻 | 2.6GHz |
| 處理器 | interi7處理器 |
| 內(nèi)存 | 1G |
| 硬盤 | 80G |
| 數(shù)據(jù)接口 | RS232，USB |
| 三維顯示 | 真實再現(xiàn)煤場料堆形狀，精確計算體積，存儲歷史數(shù)據(jù) |
| 分堆的計算功能 | 精確標定三維圖形中任意點三維坐標，便于比對 |
| 數(shù)據(jù)輸出 | 輸出訂制的通用格式數(shù)據(jù)報表用于存檔管理 |
| 歷史數(shù)據(jù)管理 | 根據(jù)用戶要求保存歷史數(shù)據(jù)并根據(jù)設置自動管理 |
| 體積計算模型類型 型 | 用三角網(wǎng)建立模型 精度高于用防偽網(wǎng)建立的模 |
備注：以上方案還可選配動力馬達機構(gòu)，該馬達機構(gòu)可控制整個測量系統(tǒng)的水平旋轉(zhuǎn)，自帶角度高精度角度編碼器，其測角精度0.009度；在進行煤堆掃描時不在依賴平臺的位移和吊臂的旋轉(zhuǎn),可在任意固定位置開始全自動掃描,且測量用時很少約5-10分鐘.帶馬達機構(gòu)的掃描系統(tǒng)適合安裝于堆場上方平臺（懸臂式斗輪機平臺或現(xiàn)場其它高臺構(gòu)筑物平臺）,可測量平臺周圍200米范圍內(nèi)的堆體體積。
應用場所
港口岸橋大梁防撞，集裝箱外型掃描，煤堆體積及輪廓測量，安防等遠距離測量或掃描精度較高的室外場合。
三維的優(yōu)勢：
1.技術上，三維與數(shù)據(jù)的處理同步進行，讓使用者能夠在盤煤過程中便即時獲取盤煤結(jié)果，包括圖形和數(shù)據(jù)。同時，三維在硬件設計不斷吸取經(jīng)驗，持續(xù)改進和加強做到結(jié)構(gòu)更加合理和穩(wěn)定。
2.固定式盤煤系統(tǒng)的安裝和調(diào)試是極為重要的環(huán)節(jié)，直接決定了盤煤系統(tǒng)的精確度、穩(wěn)定性和可操作性，三維的工程技術人員具有豐富 的現(xiàn)場安裝和調(diào)試經(jīng)驗，能夠根據(jù)不同料場具體情況具體分析，設計出盤煤解決設計和施工調(diào)試方案并加以實施。
