车辆体积三维测量解决方案V1.1.doc

车辆体积三维测量解决方案V1.1.doc

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1.概述

目前,电厂燃料车辆的管理要是通过人工或者发卡的方式，在主要路段对车辆进行管控，而对于车辆在行经过程中的管理很难实现，因此，出现了燃料车辆在进厂过磅后，到采样化验环节的监管盲区，这个过程中，容易出现燃料车辆的弄虚作假现象，另外，燃料车辆在进入采样区域后，对车辆内采样机采样点的选择都是通过人工的方式实现，此过程也容易出现弄虚作假的行为。

随着汽车三维轮廓测量这种新兴的测量方式的出现,以上弄虚作假的地方就可以有效地杜绝。

汽车三维轮廓测量是通过三台二维激光扫描仪配合扫描，同时结合我公司研发的三维轮廓扫描软件，将汽车整个轮廓进行快速扫描，形成汽车的三维轮廓数据，在扫描过程中可以快速区分扫描区域，同时，对扫描区域进行分块，将分块坐标提供给采样系统，实现采样系统对扫描区域的随机采样功能。

2.方案介绍

2.1安装方式

电厂燃料汽车的三维轮廓测量系统需要在电厂采样机处进行改造，在采样机处的汽车进入端设立一个门型架，门型架斜上方、距地面高度约5000MM、宽度约3000MM（可根据现场实际情况调整）处布置2台二维激光扫描仪（传感器与地面约45度夹角），2台扫描仪的扫描线构成一个扫描平面，扫描平面与路面垂直，扫描频率为每秒75次。

同时，在门架顶端固定距离处安装车辆距离测量门型架，安装1台二维激光扫描仪，激光扫描仪扫描面与地面垂直，扫描频率为每秒75次，扫描角度间隔为0.25度，用来测量车辆行进距离。

其安装示意图如下：

2.2测量过程

当运煤车辆进入到采样机入口后，启动三维轮廓测量系统，两侧的扫描仪扫描汽车的切面数据，同时，安装在前部的扫描仪扫描车辆行进距离，三者数据叠加形成卡车的三维轮廓数据。

2.3测量原理

本方案的测量设备采用二维激光扫描仪，激光扫描仪是漫反射方式，利用激光测距原理测量出被测车辆的外形轮廓，再经过坐标转换，得出被测车辆的长、宽、高几何数据。

激光扫描仪工作原理如下图所示：

车辆切面测量

车辆进入停车位置过程中，车辆的横向断面的外形轮廓被自动采集，汽车轮廓测量系统通过对构成断面轮廓线的点的转换和计算可以得出被测车辆的高、宽数据，并且可以生成数据文件。

见下图：

车辆行进距离测量

当没有车辆在采样装置处时，车辆行进距离扫描仪测量的距离为扫描仪到地面的距离，当有车辆进入测量区域后，随着车辆的前进，行进距离扫描仪能分辨出扫描过程中扫描仪测量距离的变化，通过扫描仪产生扫描线的频率以及测量距离的变化，可以计算出车辆的行进距离，如下图所示，

整体测量效果如下图所示：

3.硬件设备参数

激光扫描单元使用SICK的LMS激光扫描仪完成对车辆的形态扫描。

LMS系列是SICK推出的一款紧凑型，经济型，主要用于室外区域防撞、测量及安防的激光扫描雷达。

LMS同施克其他激光扫描雷达一样，采用成熟的激光-时间飞行原理，非接触式检测，且加入了最新的多次回波检测技术（两次回波），使得LMS即使在恶劣环境下也可准确测量。

LMS的主要特点为：

ØIP67的防护等级

Ø雾气校正功能及内部集成加热器，保证其能用于户外

Ø大监控范围（270°的扫描角度）

Ø灵活的区域配置（可以根据现场需要，设置各种图形的保护区域，且可以根据现场的需求，随时简单的修改图形）

Ø具有自检功能，检测稳定，对低反射率物体不敏感

技术参数简介：

项目

参数

检测范围（最大值/10%反射率）

20m/18m

扫描角度

Max:

270°，可以在设置参数中调整

角度分辨率

0.25/0.5°可调

扫描频率

25/50HZ

响应时间

40ms/20ms

分辨率/系统误差

10mm/typ.±30mm

激光二极管波长

红外光905纳米

数据接口

RS232/Ethernent/CAN

通讯速率

57600/115200波特率

开关量输出

2*Relay,1*PNP

激光防护等级

1级（人眼安全）

工作电压

10.8~30VDC

工作温度/储存温度

-30~50℃/-30~70℃

防护等级

IP67

外型尺寸

（W*H*D）:

102*152*105mm3

重量

1.1Kg

4系统功能

通过本系统测量的车辆轮廓信息可以实现如下功能：

A、车辆装载体积测量

三维轮廓扫描系统扫描完成的汽车三维数据结合车辆本身的基础数据，如车厂、车厢长、宽等数据，可以很容易分辨出车辆各个部分的关系，再结合本系统中三维体积测量模块，可以很快计算出车厢内不规则堆积的煤堆体积。

通过该体积结合煤堆密度，可以及时计算出车辆运载煤的重量，该数据与地磅系统关联，可以防止运煤车辆在过磅后到采样前出现的体积亏空现象。

B、车厢区域划分

经过车辆轮廓扫描后，运煤车辆的车厢部分的空间数据可以很快形成，通过系统事先设置的划分规则，可以将运煤车辆划分为需要的空间区域，将该数据与采样机控制系统关联，可以指导采样机进行自动定位采样，实现了采样的随即性，杜绝了人为采样的弄虚作假情况。

5.设备清单及价格

序号

名称

型号

数量

单位

厂家

备注

1

激光扫描仪

LMS

3

台

SICK

2

工控机

IPC610

1

台

研化

3

电源线

ZR-RVV2*1.5 

300

米

津成

4

通信线

RJ45

300

米

安普

5

安装辅材

角钢

1

套

中科航宇

6

三维轮廓测量软件

SZPM

1

套

中科航宇

7

现场施工

1

项

中科航宇

6.工期

序号

内容

时间

1

扫描仪安装

2人/20天

2

线缆铺设

2人/5天

3

现场调试

1人/10天

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