西克應用

　　概述

　　LRS4000是一款遠距離檢測的2D LiDAR傳感器，具有分辨率高、可靠性強、耐用性好

，靈活性大等優點。雷達通過隨行車移動進行同步掃描，實現對料場環境的實時三維動態建模及其可視化，以覆蓋百米車間
、抗粉塵能力
、遠距離物料掃描檢測三大能力

，成為智慧鋼廠、港口料場的核心感知器官。

　

　　建模原理

　　LRS4000激光雷達應用HDDM+技(ji)術(shu)獲(huo)取(qu)有(you)關(guan)距(ju)離(li)和(he)回(hui)波(bo)信(xin)號(hao)的(de)信(xin)息(xi)
，實(shi)現(xian)具(ju)有(you)多(duo)重(zhong)回(hui)波(bo)功(gong)能(neng)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)。係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)剛(gang)性(xing)支(zhi)架(jia)將(jiang)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)模(mo)塊(kuai)集(ji)成(cheng)於(yu)行(xing)車(che)行(xing)走(zou)機(ji)構(gou)底(di)部(bu)，隨(sui)行(xing)車(che)大(da)車(che)協(xie)同(tong)運(yun)動(dong)。在(zai)掃(sao)描(miao)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，係(xi)統(tong)實(shi)時(shi)融(rong)合(he)以(yi)下(xia)三(san)類(lei)空(kong)間(jian)數(shu)據(ju)：

　　1.  激光雷達自身采集的極坐標測量數據（距離值+方位角）；

　　2.  行車實時提供的編碼器信息（行車坐標）
；

　　3.  激光雷達安裝位置參數（旋轉平移參數）。

　　通過多源數據時空同步算法
，係統以固定頻率刷新料場三維實時模型
，上位機采用VTK可視化庫實現動態點雲渲染顯示。

　

　　實時三維建模及可視化

　　應用優勢

　　智能行車係統搭載LRS4000進行作業場景三維掃描建模，具備掃描節拍塊
，檢測距離遠
、抗灰塵雨霧能力強，檢測精度高等優勢。

　　惡劣環境下的高可靠檢測

　　LRS4000激光雷達采用HDDM+測量法以及多重回波技術，在惡劣環境條件下高可用性和可靠的測量數據，自帶的回波濾波器可消隱由於邊緣識別、雨、灰塵
、雪和其它環境條件引起的不必要的測量數據和信號。可設置輸出第一個

、最後一個還是所有三個回波，相應地過濾因環境條件觸發的錯誤信號。

　　有回波濾波器                     無回波濾波器

　　灰塵幹擾現場             LastEcho回波數據

　　低成本、覆蓋範圍廣

　　智能行車搭載LRS4000激光雷達的掃描方案在成本效益和空間覆蓋能力方麵具有顯著的技術優勢。具體表現為：

　　•覆蓋性能：

　　在30m安裝高度工況下。單雷達解決方案可檢測截麵半徑更大，例如
，當安裝高度約H為30米時

，雷達的常規入射角θ約為55°~75°時，雷達的水平檢測半徑：

　

　　實際作業中需考慮料堆表麵漫反射效應，由於Lrs4000采用小光斑且能量適宜，能較好 覆蓋粗糙料堆。因此，在行車運動中，單雷達每次僅掃描一切麵，將常規最大入射角θ發揮最大效用，時刻以最優狀態覆蓋更大的料場範圍。

　

　　30m安裝高度LRS4000最大掃描輪廓

　　示意圖

　　•係統配置經濟性：

　　每台行車僅需要配備1個LRS4000單dan雷lei達da
，即ji可ke實shi現xian料liao場chang的de三san維wei動dong態tai建jian模mo。因yin此ci，單dan雷lei達da模mo式shi可ke將jiang智zhi能neng行xing車che的de精jing度du與yu穩wen定ding性xing進jin行xing二er次ci有you效xiao利li用yong，降jiang低di三san維wei建jian模mo的de成cheng本ben

，也ye提ti高gao行xing車che性xing能neng的de利li用yong率lv，最zui終zhong實shi現xian有you效xiao降jiang低di設she備bei整zheng體ti成cheng本ben。

　　高分辨率

　　LRS4000雷達具有高分辨率的特性，雷達的角度分辨率最高可以達到0.02°，配pei合he高gao精jing度du行xing車che可ke以yi在zai遠yuan距ju離li的de工gong況kuang下xia，清qing晰xi地di檢jian測ce出chu精jing細xi的de物wu料liao細xi節jie和he結jie構gou。該gai係xi統tong采cai用yong雙shuang維wei度du分fen辨bian率lv調tiao節jie機ji製zhi，確que保bao在zai不bu同tong工gong況kuang下xia都dou能neng獲huo得de較jiao優you的de掃sao描miao效xiao果guo。

　　分辨率調節範圍：

　　1.   徑向空間分辨率（激光雷達方向）：

　　•可選擇範圍有0.02
，0.04
，0.06

，0.08
，0.1，0.12，0.24。

　　2.   切向空間分辨率（行車運動方向）：

　　•由行車運動速度和雷達掃描頻率動態調節

　　•計算公式：分辨率(mm) = 行車速度(mm/s)

　　/ 掃描頻率(Hz)，如2mm分辨率（行車運動速度50mm/s
，雷達頻率為25Hz）
，8mm分辨率（行車運動速度100mm/s，12.5Hz掃描）
，16mm分辨率（200mm/s速度
，12.5Hz掃描）。

　

　　精細化料場掃描圖

　　應用案例

　　智能行車搭載LRS4000雷達，在各種場景均能提供有效可靠的場地三維點雲數據，例如：黑色焦炭儲運綜合廠房、鋼材輸送作業線
，以及白色骨料庫區等。

　　智能行車鋼材庫區多雷達掃描

　　鋼材檢測

　　智能行車煤粉盤庫庫區單雷達掃描

　

　　銅礦盤庫

　　智能行車銅礦庫區雙雷達掃描

　

　　銅礦盤庫

　　SICK單雷達動態建模

　　與可視化係統應用工藝包

　　本技術方案是基於SICK激光雷達（LRS4000係列）開發的工業級實時三維建模解決方案，主要實現以下技術功能：

　　單雷達掃描動態建模顯示應用工藝包是一款基於SICK激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)的(de)實(shi)時(shi)動(dong)態(tai)建(jian)模(mo)與(yu)顯(xian)示(shi)的(de)應(ying)用(yong)工(gong)藝(yi)包(bao)。該(gai)工(gong)藝(yi)包(bao)通(tong)過(guo)融(rong)合(he)實(shi)時(shi)獲(huo)取(qu)的(de)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)的(de)輪(lun)廓(kuo)數(shu)據(ju)與(yu)智(zhi)能(neng)行(xing)車(che)的(de)編(bian)碼(ma)器(qi)位(wei)置(zhi)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)三(san)維(wei)建(jian)模(mo)
，最(zui)終(zhong)生(sheng)成(cheng)行(xing)車(che)行(xing)走(zou)過(guo)程(cheng)中(zhong)覆(fu)蓋(gai)場(chang)景(jing)的(de)三(san)維(wei)模(mo)型(xing)，最(zui)終(zhong)使(shi)用(yong)基(ji)於(yu)VTK的三維可視化引擎進行渲染顯示，如下圖所示。

　　單雷達動態建模與可視化係統主界麵

　　在單雷達動態建模與可視化的實際應用中，通過使用SICK雷達SDK實時獲取激光雷達的輪廓數據以及和智能行車的位置信息進行多維數據融合，最終使用VTK三維可視化工具動態顯示每幀獲取的場景輪廓。該應用包能夠實現料場輪廓的實時數字化
、提供可視化界麵並支持建模質量實時診斷。