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三维激光在工业领域的应用(三)粉尘环境体积测量

2019 / 10 / 25
一、项目背景
粉尘是指悬浮在空气中的固体微粒。习惯上对粉尘有许多名称,如灰尘、尘埃、烟尘、矿尘、砂尘、粉末等,这些名词没有明显的界限。在日常生活和工作中,生产性粉尘是人类健康的天敌,是诱发多种疾病的主要原因。
在工厂环境下存在很多粉尘,即使经过洒水处理,空气中仍有粉尘和水雾,对激光测量有着极大的干扰,针对于这些“噪点”海达数云提出了优质的解决方案。
现场环境

二、产品介绍
三维激光扫描技术原理示意图
(一)三维激光扫描系统组成
1.硬件系统:HS300X工业级三维激光扫描仪
由于在恶劣环境下长时间工作,本方案采用海达数云自主研发的HS300X工业级三维激光扫描仪。
海达数云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℃
2.软件系统:点云后处理软件
三维激光扫描系统凭借激光激光和高分辨率集成相机等硬件设备,能快速、准确获取高精度物体三维坐标,测量精度达到2mm。作业方式可24小时全天候作业,受天气环境影响较小。该技术已经广泛应用于隧道监测、数字化工厂管道、变形测量、公路测量、电力测量、三维数字城市建设、海洋测绘等各个行业领域。
(二)采集方式
存在两种模式:
1.架站方式。通过架设在三脚架上移动扫描仪进行多测站拼接。
2.定点方式。根据现场情况,可以考虑安装到某个固定位置进行扫描,可以保证向下垂直90°的数据采集角度无盲区。
三、数据预处理
设备采集时的设定参数100HZ/S,采集时间5分钟,水平180度采集。
作业流程
自动过滤空气中噪点
点云数据格式转换
兴趣点云区域提取
建立基本三维点云模型
算法自动计算料堆体积
1.灰尘环境数据采集测试没有产生很大影响,点云中基本无噪点。
高程渲染图

强度渲染图
2.现场工作人员在高处进行清灰处理,有大量煤灰从高处掉落,同时设备进行数据采集,点云中出现灰尘噪点。

高程渲染图

强度渲染图
3.对噪点进行过滤后的点云图,过滤后基本无噪点。

强度过滤

统计过滤

离群过滤

四、点云数据成果

目标区域点云数据图

目标区域三维模型渲染图

目标区域煤堆三维曲面图

方量成果图

五、项目总结
通过海达数云自主研发的脉冲式工业级激光扫描仪实现了在高粉尘环境下的激光测量工作,通过远程操控设备完成目标区域扫描,软件自动过滤及方量计算,减少了人工工作强度和身体伤害,提升生产效率,极大的解决了客户的困扰。
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