[发明专利]一种基于二维激光扫描仪的散料场料堆建模方法

权利要求书

1.一种基于二维激光扫描仪的散料场料堆建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将二维激光扫描仪安装在斗轮堆取料机上；

步骤2、设置斗轮堆取料机走行的起始位置和结束位置，然后启动斗轮堆取料机，并借助于二维激光扫描仪对料场中对应的料堆进行扫描；

步骤3、主机系统建立与二维激光扫描仪的TCP/IP通讯连接，用以获取二维激光扫描仪的料堆扫描数据，并完成解析料堆扫描数据；

步骤4、主机系统建立与斗轮堆取料机走行、回转和俯仰机构PLC的OPC通讯，用以获取斗轮堆取料机实时运行的数据，并根据实时运行数据计算出二维激光扫描仪的实时位置数据；

步骤5、主机系统将解析后的料堆扫描数据与二维激光扫描仪的实时位置数据相结合，得到实时的料场料堆点云数据；

步骤6、主机系统通过对获取的实时料场料堆点云数据进行下采样、滤波、平滑、三维重建处理，得到料堆数字化模型。

2.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，

所述步骤1还包括：

步骤1.1、设置高度高于斗轮堆取料机大臂栏杆高度的竖立支架，并安装于大臂栏杆处；

步骤1.2、设置长度能够使二维激光扫描仪扫描时完全避开大臂平台的水平支架，并与竖立支架焊接安装；

步骤1.3、将二维激光扫描仪安装在水平支架下侧，并连接好二维激光扫描仪所需的电源线与通讯网线。

3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，

所述步骤3还包括：

步骤3.1、获取二维激光扫描仪的IP地址和端口号；

步骤3.2、根据二维激光扫描仪的IP地址和端口号，主机系统与二维激光扫描仪建立TCP/IP通讯连接；

步骤3.3、主机系统通过TCP/IP通讯控制二维激光扫描仪的进行扫描开始或结束；

步骤3.4、主机系统解析借助于TCP/IP通讯获取的料堆扫描数据，并将其中有效数据转化为十进制数据。

4.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，

所述步骤4还包括：

步骤4.1、借助主机系统的OPC Server，在OPC Server中设定好斗轮堆取料机走行机构、回转机构和俯仰机构对应的地址变量。

步骤4.2、斗轮堆取料机走行机构、回转机构和俯仰机构对应的PLC对OPC Server对应的地址变量进行读写；

步骤4.3、斗轮堆取料机走行机构、回转机构和俯仰机构对应的PLC通过Utgard实现与主机系统的OPC Server通讯，对设定好的地址变量进行读写，实现数据的获取和指令的下达；

步骤4.4、主机系统的OPC Server根据通讯获取的斗轮堆取料机走行、回转和俯仰数据、大臂长度、大臂平台高度以及扫描仪安装支架高度和长度，计算得出二维激光扫描仪的位置坐标数据。

5.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，

所述步骤5还包括：

步骤5.1、主机系统获取同一时刻的二维激光扫描仪位置坐标和其对应的料堆扫描数据以及斗轮堆取料机的俯仰角度和回转角度；

步骤5.2、主机系统根据某一个激光束的角度、激光束的长度结合步骤5.1获取的料堆扫描数据以及斗轮堆取料机的俯仰角度和回转角度，计算得出该激光束扫描的点在三维坐标系中的三维坐标；

步骤5.3：主机系统根据步骤5.2计算过程，以此类推计算得到扫描过程中所有激光束扫描的点的三维坐标，最终得到料场料堆的点云数据。

6.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，

所述方法还包括：

步骤7、主机系统对料堆点云数据分析，计算得到料堆模型的长、宽、高和体积。

7.根据权利要求6所述的建模方法，其特征在于，

所述步骤7还包括：

主机系统根据料堆点云数据计算Z轴方向最大值，得到料堆高度；

主机系统根据料堆点云数据计算Y轴方向最大值和最小值差值，得到料堆长度；

主机系统根据料堆点云数据计算X轴方向最大值和最小值差值，得到料堆宽度。