基于激光扫描的堆料体积测量系统研究与设计

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1、AThesisSubmittedinFullyFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheResearchandDesignontheVolumeMeasurementSystemofMaterialStockBasedonLaserScanningCandidate:JiangZHiHuaMajor:MechatronicEngineeringSupervisor:AssociateProf.XiongFengHuazhongUniversi

2、tyofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430074，P.R.ChinaDecember，2011独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并

3、向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：华中科技大学硕士学位论文摘要堆料体积测量系统在资源性企业盘存工作中应用比较广泛，目前企业盘存大多采用人工丈量或是激光测距打点等方法进行测量，工作量大，而且要耗费大量人力物力，时间长，精度不高。少数火电厂采用了移

4、动式三维扫描仪进行煤堆体积测量，虽然节省了测量时间，但是由于操作复杂，测量精度不高，不能应用于有色金属等对测量精度有较高要求的企业。因此需要对堆料体积测量的原理及其系统设计进行更深入的研究，设计一种精度较高，测量时间短，易于操作的测量系统。本文在分析现有盘存系统的基础上，根据二维激光扫描仪的工作原理，建立了堆料体积测量的数学模型。本模型充分考虑了所用传感器的工作特点及现场盘存的工作特征情况，并对模型系统误差进行了分析。在系统设计上，行程量的测量采用了激光测距传感器，由以往采用编码器计数方式测量相对位移量改为直接测量行车移动位移

5、，大大提高了系统测量精度。数据传输方式采用无线zigbee方案，使测量者不必上下行车即可完成测量工作，增加了盘存效率，提高了工作安全性。在上述工作的基础上，用VisualC++和OpenGL函数完成了软件编写和三维重建，并详细对各功能模块进行了功能和实现方法进行了阐述。利用三角网格算法完成了堆体积计算，从而获得盘存量。最后，通过现场实验测量，对整个软硬件系统进行了验证，并对测量误差因素进行了系统分析。通过现场实验结果表明该系统操作简单，测量迅速，精度较高，实用性非常强。关键词：体积测量三维重建堆料激光扫描I华中科技大学硕士学位

6、论文AbstractThevolumemeasurementsystemofmaterialstockiswidelyusedintheinventoryofresourceenterprises,inwhichtheinventorymostlyisprocessedbyhandorlaserrangingmeasurementcurrently.Ittakesalotoftimeandlaborbutonlygetalowprecisionresult.Themobile3Dscannersareappliedinafew

7、fuelelectricplantstomeasurethevolumeofcoalpile.Althoughitsavemeasuringtime,however,itistoocomplicatedinoperationandlowprecisiontobesuitableforthoseenterprises,suchasnon-ferrousmetal,thatrequirehighprecisiononmeasurement.Therefore,itrequiresustomakeaintensivestudyont

8、hetheoryandsystemdesignonthevolumemeasurementsystemofmaterialstocktoinventanewonewiththecharacteristicofhighprecision,time-efficiencyandea