1、前言：在工業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)需要堆放各種礦物質(zhì)原料，比如燃煤、砂石、稀土和礦石等，從而形成大量形態(tài)各異的料堆。實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確地估算這些料堆的體積（土方量），是保證生產(chǎn)正常進(jìn)行的重要數(shù)據(jù)保障。目前主要有兩種方式：1）采用移動(dòng)三維激光掃描儀：可以由人工手持三維激光掃描儀以移動(dòng)非接觸測(cè)量的方式對(duì)料堆進(jìn)行360°掃描進(jìn)行三維數(shù)據(jù)采集，再由專業(yè)的分析處理軟件將數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，還原為真實(shí)的料堆地貌形態(tài)，然后測(cè)算出體積。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)算結(jié)果比較精確，不要求料堆位置固定；缺點(diǎn)：耗費(fèi)人工難以實(shí)時(shí)且三維掃描儀價(jià)格昂貴；適用：要求體積估算非常精確，且預(yù)算也高的領(lǐng)域;

圖1 手持三維激光掃描儀測(cè)量體積（某廠家）2）采用多點(diǎn)固定激光測(cè)距：可以在固定料堆周圍安裝多個(gè)激光測(cè)距掃描儀，通過(guò)采集料堆各個(gè)面的局部高程信息，再結(jié)合掃描儀的安裝位置進(jìn)行料堆的整體三維估計(jì)建模，最終預(yù)估出料坑體積。優(yōu)點(diǎn)：激光測(cè)距掃描儀價(jià)格低，且實(shí)時(shí)測(cè)算不需要人工參與;缺點(diǎn)：預(yù)估體積誤差較大，且需要料堆位置固定;適用：測(cè)算誤差要求不是很精確，且預(yù)算有限的領(lǐng)域;

圖2 多點(diǎn)固定激光測(cè)距測(cè)量體積（丹唯思軟件）

2、料堆建模：本文主要是介紹多點(diǎn)固定激光測(cè)距方式，采用丹唯思三維建模軟件，從多點(diǎn)固定激光測(cè)距儀獲取料堆表面點(diǎn)云，再由點(diǎn)云進(jìn)行三維建模及體積計(jì)算。

圖3 料堆建模步驟1）激光測(cè)距硬件：獲取料堆輪廓信息，安裝方式如圖2所示

圖4 激光測(cè)距硬件（丹唯思合作方）2）點(diǎn)云建模：從測(cè)距硬件讀取點(diǎn)云信息開(kāi)始料堆建模

圖5 三維點(diǎn)云（丹唯思軟件）3）三維建模：以三維剖分/輪廓方式進(jìn)行料堆建模，計(jì)算體積和表面積

圖6 三維建模（三角剖分）（丹唯思軟件）

圖7 三維建模（輪廓）（丹唯思軟件）

3、實(shí)時(shí)傳遞：系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)把料堆的表面積、體積和三維外觀實(shí)時(shí)地通過(guò)有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳遞到服務(wù)器，供各類信息化系統(tǒng)訪問(wèn)。

圖8 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（丹唯思軟件）

4、誤差估算：如前所述，采用多點(diǎn)固定激光測(cè)距方式計(jì)算出來(lái)的料堆面積和體積誤差較大，具體如下：1）誤差大小與料堆表面激光測(cè)距覆蓋程度成正比。即要提高精確度，可以增加固定激光測(cè)距儀，提高覆蓋度與精確度。

2）根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)三維建模計(jì)算出來(lái)的料堆體積和實(shí)際體積相差在1%左右，但這個(gè)數(shù)據(jù)只能說(shuō)明部分工程的情況，實(shí)際情況要具體分析。編輯：黃飛