导轨小车测绘仪/盘库仪

——产品手册

V1.5

2021.11

第1章         概述

1.1              简介

米乐科技的导轨小车测绘仪产品能够快速稳定的获取空间三维数据，并通过mirror3D点云处理软件，灵活的使用脚本，快速进行分析处理，比如体积计算，物料定位，物体识别等，然后，将处理结果存入数据库，生成报表以及网页端展示。以此，适应企业数据信息采集、自动化、数字化的各类需求。

米乐科技自主研发的测绘系统，基于高精度高性价比的单线、多线激光雷达，通过智能云台实时角度控制，生成高密度点云，精度达厘米级，可用于三维建模、料位、煤堆、粮仓等体积的检测，也可以用智能仓储的无人化作业。雷达跟着导轨小车运行，进行扫描，扫描范围、扫描速度，可以任意设置，用无线网传输雷达数据，简化布线。雷达传输采用网口通讯，可以适应远距离控制和数据传输，通过网络（或者无线网）传输将实时数据传输给监控或者总控中心。可以多达几十，甚至上百个雷达架设点，共用一个服务器，方便进行集中控制，集中管理。

1.2              特点

l  通用性广：不同种类、不同规格形状、不同表面颜色、不同样式摆放测量及建模需求。

l  安装灵活：安装高度和安装角度可任意调节，测量角度可根据实际测量调节，还可以根据场地的大小和物体料堆的大小进行实际调节。

l  适应能力强：抗干扰、环境适应性强，不受环境光线的限制光线昏暗或者夜晚也能正常测量。

l  性能*：激光雷达采用工业级设计，IP67防护等级，量程10-150米（测量距离可根据实际要求选取）测量稳定，精度可达厘米级。

l  快速实施：可使用mirror3D点云处理软件，灵活的脚本，快速进行分析处理，也可以进行二次开发。

l  无需现场标定：出厂设置优化到适用状态。

l  设置简单：任何人都可以在短时间内简单设定。、

l  使用寿命长：拥有IP67外壳防护等级，抗冲击性好，并采用高韧性电缆，可放心使用。

1.3              型号说明

①           代表雷达扫描范围：

HR360：范围360度

②           代表雷达通道数：

L1：单线激光

L16：16线激光

③           代表雷达有效距离：

D30：30米

D50：50米

D150：150米

第2章         快速使用

2.1              开箱检查

打开包装前，请先检查外包装标明的产品型号是否与订购的产品一致。打开包装后，请先戴上防静电手套，然后按照《装箱清单》或订购合同仔细核对配件是否齐备。检查产品表面是否有机械损坏，如果表面有损坏，或产品内容与《装箱清单》或订购合同不符，请不要使用，并立即与米乐科技联系。

表 1装箱清单

2.2              安装环境

l 远离强电磁干扰环境，远离大功率用电器。

l 避免与大功率用电器共用电源。

l 激光雷达设备线缆避免与强电流或电压频繁切换的供电线平行铺设。

2.3              准备工作

在安装之前，请先准备好以下物品：

l Ethernet 线缆（7 类线以上或者支持 10GBASE-T）；

l 万用表；

l 剥线钳；

l 压线钳；

l 十字螺丝刀一套；

l 内六角扳手一套。

第3章         硬件部分

3.1              整体结构

图 1 导轨机器人

导轨小车是由内置电池、无线模块、编码器、驱动电机、充电刷等主要元器件组成。导轨小车在安装完成后，首先需要给电池充电，把导轨小车移动到起始位置和导电块紧密接触为锂电池充电，一般充电两小时可使用4-5个来回（以100米距离为例），使用次数以导轨长度确定。充电完成后通过控制系统为导轨小车发送命令，导轨小车会按照控制系统发送的指令运行。运行时编码器会通过无线模块实时给控制系统发送导轨小车的实际位置。导轨小车运行到导轨的终点位置，限位开关检测到终点信号，控制器会按照预先设置好的方式执行，停到终点等待返回运行命令或者直接返回，根据实际需求完成设置。激光雷达会采集到需要的数据传输到上位机，处理软件根据项目需求处理采集到的雷达数据。处理后的数据软件会自动存储到文件夹内，也可以通过网络传输到远程控制室。

3.2              硬件参数

表 2参数表

3.3              模块电脑

图 2 模块电脑正面

图 3 模块电脑背面

第4章         设备安装

4.1              导轨小车

图 4 安装示意图

安装前需要确定安装高度（安装高度为能够扫描到物料顶部为宜），在结实牢固的位置安装导轨支架，导轨支架必须安装在同一水平面，确保导轨小车运行顺畅。导轨支架安装完成后再次确认水平面。安装导轨时需要注意导轨的接头位置，接头不能有高低不平或者左右错位现象，导轨小车在街头位置能够顺利滑行。由于导轨比较长所以安装时要确认导轨安装在一条直线上，确保导轨小车运行时不会卡顿。

4.2              控制柜

图 5 控制柜

由于导轨小车的主要部件都安装在小车内部，所以控制柜比较简单，控制柜内部主要由电脑和电源模块组成，电脑主要控制导轨小车和处理雷达采集的数据，电源模块为整个系统提供安全的供电。

4.3              快速连接

图 6 接线示意图

导轨小车测绘仪外部接线元器件比较少，并且使用的元器件功率不大，所以布线很简单。只要按照用电标准布线安装即可。电源使用普通的220V电源通过电源保护器为电脑和导轨小车充电模块供电。

无线网络通讯模块需要注意，安装时要在无线辐射范围内。保证通讯畅通，以免对传输数据造成不必要的麻烦。

第5章         软件部分

每当设备完成一个流程，数据回至后端服务器后，软件自动开始数据处理和结算。点云数据的处理是经由实时采集，有线传输至工控机后，在工控机内完成的处理、建模、分析。密集点云数据能真实的反映出测场的空间位置关系、环境内特征物的外形、选定区域的长度面积等，通过内嵌数据分析软件的交互，可以为用户提供所测区域的上述信息

原始数据的处理和建模时内嵌于软件系统之中，在设备开机后就同步运行完成的。分析模块有简单而又直观的用户交互界面，提供数据模型查看、数据记录、历史数据回溯、设备状态自检、分析报告生成等功能，帮助使用人员能方便的统计数据。

5.1              雷达扫描

图7数据处理分析软件

软件的界面和实际功能可以根据用户的需求进行部分调整。

数据处理模块能实现采集过程中设备姿态的自动调节、单帧点云数据解算及定位数据融合转换、噪点过滤等多个单元。

(1) 原始数据解析单元，利用软件库对硬件数据进行解读和分析处理，并滤除无用的点云信息；

(2) 定位信息融合单元，主要用于将采集过程中将编码器取得的位置信息融合到雷达采集的点云数据中，使得点云数据与实际表面信息对应；

(3) 噪点滤波单元，用于对所述激光点云数据进行滤波处理，去除所述激光点云数据中的噪点，得到去噪后的激光点云数据。

5.2              数据建模模块

点云数据经过初步处理，可以获取到地形环境和目标物的相对三维位置信息，结合通过定位技术获得的精准的点云原点的大地空间坐标信息，利用三维点云的变形转换（平移、旋转、有缩放）算法转换点云集“单帧数据”中的每个点，来生成最终空间直角空间坐标系统下的点云集合。数据后处理时，需要将不同测站的点云通过一定的方式拼接成一个整体，来构建一个完整的场景。

受限于扫描设备本身的扫描范围，为了获取目标物料堆以及周边的全貌表面三维信息，获取的数据时针对目标物不同角度和方位的扫描数据。扫描过程中，软件录入扫描设备每次获取的点云数据的扫描角度和原点位置信息，待数据回传至前端处理器后，软件算法根据每个点云数据对应的角度和扫描原点位置对点云数据进行整合，进而得到目标物和周边环境的全貌点云。

图8数据建模分析

扫描完成后，对数据进行截取、变换、拼接、空洞填充、体积计算，计算所测量料堆的体积。

分辨率与空洞填充的值相对应；

基准面要与料仓底部一致，或者先采集空料仓，让基准面低于料仓底部测得空料仓体积，再装料采集，基准面不变，用采集到得体积减去空料仓体积，就可以得到料仓内的物料体积。

表 3 多次体积测量分析

图9报表示例

几千平方米的范围内体积测量重复精度可以达到千分之一以内。

5.3              报表模块

考虑到物料堆放的盘查工作是一个周期性的，对历史数据回溯有一定依赖的，需要反复勘验过往数据的一项工作。对物料检测系统在工作生产中的数据进行记录，通过报表的方式对输出数据进行管理，使用户可以回溯调取之前3个月（可以延长保存日期）内的生产数据，达到集成化的数据存储和应用，来满足整个智能化生产作业对数据的依赖。

行车3D视觉设备在每次完成一个工作流程后会生成海量的点云数据和分析提取隔间物料堆体量数据。为了减少内存储数据的压力， 在每次完成盘库后检测的数据会生成报表保存在文件内。

检测报告中主要显示了物料体积和物料的重量数据，并且显示了整体物料仓的扫描模型效果，也展示了每个料仓的模型。

检测报告是按时间自动保存，每使用一次检测报告就保存一次。这样可以方便后期查看，也可以作为资料存档。

图10报表示例

附录

1、系统配置清单及功能描述

2、数据及展示

3、外部接口