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三维激光在工业领域的应用(二)砂石自动化盘算方量

2018 / 07 / 20
河沙对建筑业有着卓著的贡献,河沙经烘干筛分后可广泛用于各种干粉砂浆,强度近似于用石英砂做的砂浆。所以河沙一般在建筑,装修方面有着不可替代的作用!在砂石行业,智能化能够实现设计、设备、生产和管理智能化,使砂石生产效率大幅提升,目前,砂石骨料行业智能化发展势头强劲。
工信部也在2016年底的工作会议上要求,2017年全面实施“中国制造2025”、深化制造业和互联网融合发展。为政府提供服务方面,砂石工业新体系,推动产业高质量发展、促进机制砂石转型发展,就能耗指标、建筑固废综合利用、示范企业的培育以及砂石产业转型发展的模式等方面提出建议和意见。
一、砂石行业概况
 
某砂石厂目前遇到的问题
1.船舶识别没有自动化系统完成,船舶信息记录无系统化管理;
2.船舶采沙方量没有精确的计算方式,靠“吃水位”的测量方式无法准确衡量船舶的实际方量;
3.船舶运输过程无法监管;
4.实际卸沙量与装载量无法准备评估,无法计算运载效率;
5.目前的作业与管理模式效率低,无法满足日益增长业务工作量的需求;
6.纸质单据需一个个录入到系统当中,耗时耗力且容易出错,无法满足砂石公司日益繁重的开采统计需求。
 
预期的建设目标
1.基于点云数据的砂石方量计算,取代了人工测量方式,实现对砂石体积的自动精准测量。
2.实现对采砂过程中重要数据的实时采集、传输、计算、分析,实时掌握砂石公司整体运行管理的状态;
3.直观显示各项监控信息数据的历史变化过程及当前状态,为采区安全生产管理人员提供简单、明了、直观、有效的信息参考;
4.多级管理平台工作模式,可方便实现监测信息在辖区安全生产管理机构、采区、砂场,采砂船等管理部门多级管理与信息共享;
5.运单系统与财务系统的对接,实现了砂石采、运、销一体化信息管理,提高工作效率。
二、砂石行业三维激光解决方案介绍
(一)总体集成方案
 
1.建设技术路线
(1)通过一键式操控平台操控三维激光扫描仪获取船舶点云数据;
(2)有源RFID信号用于船舶自动识别系统识别船只;
(3)基于点云数据的砂石测量计算系统,精细化算出砂石体积方量;
(4)运单管理系统和移动端APP用于运单运输查询和监管,实现信息化过程监管;
 
2.建设技术流程
(1)船舶空仓建模和属性建库用于基础系统库;
(2)船舶自动化识别系统识别船舶并提取船舶信息;
(3)砂石采集完成激光扫测;
(4)砂石测量计算系统自动精细化计算砂石体积方量;
(5)运单管理系统和移动端APP用于运单运输查询和监管,实现信息化过程监管;
(二)总体工作流程
 
(三)设备一栏表
1.硬件系统
由于无人自动堆取料机是在露天恶劣环境下长时间工作,本方案三维激光扫描仪选型为海达数云完全自主研发的HS300X工业级三维激光扫描仪。
通过扫描仪伸缩执行机构和一键式控制电路系统,实现一键式操控扫描,既加强了扫描仪非工作时段的防护,也提高了设备的易操控性。
 
HS300X工业级三维激光扫描仪
测程:1.5m~300m
激光重复频率:300kHz
扫描视场角:垂直100°(-40°~+60°),水平360°
角度分辨率:0.002°
工作温度:-10℃~45℃
储存温度:-20℃~50℃
三、项目案例
(一)项目背景
项目单位:南方某砂石厂

项目时间:2018年上半年

  
项目现场
(二)项目实施流程
 
1.体积计算技术事项流程
(1)空船建模。空船数据扫描(一站),并存储为txt格式,以一定的组织形式命名。
(2)满船建模。满船数据扫描(一站),涉及到场景自动剪裁、目标船只提取,并存储为txt格式,以一定的组织形式命名。
(3)粗配准。通过算法对百万级甚至千万级数据进行抽希,并使用核心算法对空船满船进行基于无标靶球的粗配准。
(4)精配准。在粗配准的基础上,在进行细化配准。
(5)砂石体积计算。通过内插方法对空船满船模型量测模型差值。进而计算方量值。
 
2.基于优化后的4pcs算法实现无标靶球粗配准
 
自动化配准
3.体积计算
点击启动扫描与砂石体积计算界面即可实现方量的计算,同时会生成高差dem影像数据以备查。
 
体积计算
4.后台管理
用户管理、角色管理、权限管理、安全管理;
 
5.建立运单
配备扫描仪由系统自动建立运单、未配备扫描仪船舶由发货员建立运单、建立运单无误后确定运单、已确认运单由发货员发布运单;
发布运单:已确认运单由发货员发布运单、发布后的运单可通过系统查询运单状态、发布后的运单在特殊情况下可由发货员改派;
 
运单
6.实时定位监管
发布后的运单可查询运单位置、偏离航线或失去信号时,系统予以预警报警;
 
监控船舶当前位置、船舶行驶路线、船舶行驶方位、船舶状态,是否信号失锁等;
 
完成订单-签收
完成运单由收货方完成;
在船舶周围,拍照上传,确认完成运单;
 
历史订单-查询
对历史运单可进行查询;
查询方式可按运单时间、发货方、收货方等形式进行;
 
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