大中型散料堆体积测量关键技术研究
发布时间：2025-06-03 23:16
大中型散料堆的体积测量是堆场管理工作的重要内容,准确获取当前堆场的散料储量是国家和企业进行战略储备规划和生产计划安排的关键。针对现有散料堆体积测量系统盘点效率低、对安装平台依赖性强、测量不准确等问题,以实际应用为研究目的,提出了一种便携式大中型散料堆体积快速测量方法,使之能够更好的解决散料堆体积测量的问题。对国家进行资源战略规划、能源结构转型具有重要意义,对企业进行生产安排、成本核算和效益评估提供了技术支持。本文的研究内容主要解决了便携式快速测量方法的关键技术。具体研究内容如下:详细研究了便携式快速测量方法的理论模型,从理论上论证了该方法的可行性,分析了各误差因素对测量结果的影响。根据测量原理,研制了手提测量系统。在测量人员手提行走过程中,激光扫描仪实时获取堆体表面的断面数据,姿态测量系统实时测量系统的姿态数据,定位系统实时测量系统的轨迹数据,将测量的各个数据进行融合处理形成被测堆体表面的空间点云模型;然后利用投影剖分体积算法,获得被测堆体的体积。利用该方法可快速、准确的测量大中型散料堆的体积。针对目前姿态测量仪在手提行走条件下测量系统俯仰角精度低的难点,提出一种利用激光扫描仪数据解算俯...
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
创新点摘要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 亟需解决问题和关键技术
1.3.1 亟需解决的问题
1.3.2 本文研究的关键技术
1.4 论文的结构安排
第2章 散料堆体积快速测量方法
2.1 测量原理
2.1.1 坐标系统
2.1.2 激光坐标系
2.1.3 全局测量坐标系
2.1.4 系统测量的几何模型
2.2 体积计算算法
2.2.1 Delaunay三角剖分算法
2.2.2 体积计算算法
2.3 测量系统设计
2.3.1 系统硬件设计
2.3.2 系统安装误差标定
2.3.3 系统流程图及功能框图
2.4 仿真验证与误差分析
2.4.1 理想堆体数据仿真
2.4.2 体积算法误差影响分析
2.4.3 激光测距误差影响分析
2.4.4 姿态角误差影响分析
2.4.5 定位误差影响分析
2.4.6 仿真结果分析
2.5 本章小结
第3章 俯仰角获取方法
3.1 姿态测量仪现状分析
3.2 地面点拟合俯仰角方法
3.2.1 激光扫描仪的俯仰变化模型
3.2.2 拟合俯仰角方法
3.2.3 拟合俯仰角补充方法
3.3 实验验证
3.3.1 静态实验验证
3.3.2 动态情况下数据对比
3.3.3 实际散料堆测量实验
3.4 本章小结
第4章 航向角拟合及轨迹修正方法
4.1 航向测量分析
4.2 航向角拟合方法
4.2.1 双天线GNSS航向测量实验验证
4.2.2 航向角拟合方法
4.3 轨迹修正方法
4.4 实验验证
4.4.1 双天线GNSS航向测量实验验证
4.4.2 航向角拟合实验验证
4.4.3 GNSS定位精度实验验证
4.4.4 轨迹修正验证
4.5 本章小结
第5章 点云处理算法
5.1 点云数据分析
5.2 地面点处理方法
5.2.1 堆体下边缘检测算法
5.2.2 下边缘检测补充算法
5.3 高度阈值算法
5.4 双边滤波算法
5.5 实验验证
5.5.1 地面点去除实验验证
5.5.2 高度阈值算法实验验证
5.5.3 双边滤波算法实验验证
5.6 本章小结
第6章 测量实验
6.1 系统精度检验方法
6.2 系统标定方法
6.3 模拟堆测量实验
6.4 现场测量实验
6.4.1 黄骅港现场测量实验
6.4.2 秦皇岛港现场测量实验
6.4.3 天津港现场测量实验
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文研究成果总结
7.2 未来展望
参考文献
攻读学位期间公开发表论文
攻读学位期间参加的科研项目
致谢
作者简介
本文编号：4048960
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
创新点摘要
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 亟需解决问题和关键技术
1.3.1 亟需解决的问题
1.3.2 本文研究的关键技术
1.4 论文的结构安排
第2章 散料堆体积快速测量方法
2.1 测量原理
2.1.1 坐标系统
2.1.2 激光坐标系
2.1.3 全局测量坐标系
2.1.4 系统测量的几何模型
2.2 体积计算算法
2.2.1 Delaunay三角剖分算法
2.2.2 体积计算算法
2.3 测量系统设计
2.3.1 系统硬件设计
2.3.2 系统安装误差标定
2.3.3 系统流程图及功能框图
2.4 仿真验证与误差分析
2.4.1 理想堆体数据仿真
2.4.2 体积算法误差影响分析
2.4.3 激光测距误差影响分析
2.4.4 姿态角误差影响分析
2.4.5 定位误差影响分析
2.4.6 仿真结果分析
2.5 本章小结
第3章 俯仰角获取方法
3.1 姿态测量仪现状分析
3.2 地面点拟合俯仰角方法
3.2.1 激光扫描仪的俯仰变化模型
3.2.2 拟合俯仰角方法
3.2.3 拟合俯仰角补充方法
3.3 实验验证
3.3.1 静态实验验证
3.3.2 动态情况下数据对比
3.3.3 实际散料堆测量实验
3.4 本章小结
第4章 航向角拟合及轨迹修正方法
4.1 航向测量分析
4.2 航向角拟合方法
4.2.1 双天线GNSS航向测量实验验证
4.2.2 航向角拟合方法
4.3 轨迹修正方法
4.4 实验验证
4.4.1 双天线GNSS航向测量实验验证
4.4.2 航向角拟合实验验证
4.4.3 GNSS定位精度实验验证
4.4.4 轨迹修正验证
4.5 本章小结
第5章 点云处理算法
5.1 点云数据分析
5.2 地面点处理方法
5.2.1 堆体下边缘检测算法
5.2.2 下边缘检测补充算法
5.3 高度阈值算法
5.4 双边滤波算法
5.5 实验验证
5.5.1 地面点去除实验验证
5.5.2 高度阈值算法实验验证
5.5.3 双边滤波算法实验验证
5.6 本章小结
第6章 测量实验
6.1 系统精度检验方法
6.2 系统标定方法
6.3 模拟堆测量实验
6.4 现场测量实验
6.4.1 黄骅港现场测量实验
6.4.2 秦皇岛港现场测量实验
6.4.3 天津港现场测量实验
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文研究成果总结
7.2 未来展望
参考文献
攻读学位期间公开发表论文
攻读学位期间参加的科研项目
致谢
作者简介
本文编号：4048960
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