西克應用

　　概述

　　本期小西為大家帶來多雲台3D掃描與點雲數據融合在火車自動抽樣係統的應用介紹。

　　西克的激光雷達以及3D雲台，由於具有遠距離大場景測量以及良好的室外環境適用性與抗幹擾性能，在鋼鐵、化工、冶金
、物流等多個行業都得到廣泛的應用。

　　應用場景

　　火車自動抽樣係統應用:在頂部有頂棚覆蓋長400m的de鐵tie軌gui區qu域yu，停ting靠kao的de火huo車che由you多duo節jie載zai有you待dai采cai樣yang礦kuang料liao的de車che廂xiang組zu成cheng
，需xu要yao采cai用yong自zi動dong化hua改gai造zao來lai代dai替ti人ren工gong采cai樣yang，自zi動dong定ding位wei每mei節jie車che廂xiang內nei可ke安an全quan進jin行xing采cai樣yang的de區qu域yu並bing提ti供gong采cai樣yang坐zuo標biao集ji合he給gei抽chou樣yang控kong製zhi係xi統tong
，以yi便bian排pai除chu人ren為wei幹gan擾rao，節jie約yue人ren力li並bing提ti升sheng作zuo業ye效xiao率lv。

　　單個雲台無法覆蓋如此狹長的大範圍的區域，根據測算使用9個雲台進行3D掃描，然後對每個雲台的點雲數據進行融合，最後對火車所有車廂數據進行去噪，分割以及定位處理。

　　受限於單台電腦的處理能力，多雲台的掃描係統往往需要使用多台電腦分別對部分雲台進行控製，因此往往需要采用分布式的通訊(采用主站+3個從站網絡架構)，即從站各台電腦分別采集部分雲台的數據進行采集，最終彙總到主站計算。

　　由此

，主站的計算數據量劇增，為了滿足生產作業的實時性
，往往需進行計算加速。

　　上圖分別為人工采樣以及改造後的采樣機器人自動采樣

　　多個雲台係統標定與點雲融合

　　SICK  為了實現大範圍掃描
，需要對每個雲台掃描的點雲數據進行拚接與數據融合，並最終整合成一個統一坐標係的火車車廂模型。

　　標(biao)定(ding)方(fang)案(an)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)雲(yun)台(tai)掃(sao)描(miao)標(biao)定(ding)箱(xiang)，然(ran)後(hou)再(zai)通(tong)過(guo)高(gao)精(jing)度(du)測(ce)繪(hui)設(she)備(bei)來(lai)測(ce)繪(hui)標(biao)定(ding)箱(xiang)上(shang)角(jiao)點(dian)，基(ji)於(yu)多(duo)組(zu)對(dui)應(ying)數(shu)據(ju)計(ji)算(suan)出(chu)當(dang)前(qian)雲(yun)台(tai)掃(sao)描(miao)坐(zuo)標(biao)係(xi)與(yu)全(quan)局(ju)測(ce)繪(hui)坐(zuo)標(biao)係(xi)的(de)轉(zhuan)換(huan)關(guan)係(xi)，以(yi)此(ci)類(lei)推(tui)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)將(jiang)多(duo)個(ge)雲(yun)台(tai)掃(sao)描(miao)坐(zuo)標(biao)係(xi)都(dou)統(tong)一(yi)到(dao)測(ce)繪(hui)全(quan)局(ju)坐(zuo)標(biao)係(xi)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。

　　最終掃描拚接效果如下圖所示

　　分布式通訊

　　基於OPC_UA的通訊方式，不僅實現了係統中多個從站電腦與主站係統的分布式通訊，而且實現了雲台掃描係統與上位機c#軟件的通訊，相比於傳統的TCP/IP通訊方式，傳輸更加穩定安全，且便於不同編程語言所寫軟件的通訊。

　　並行計算加速

　　單雲台的單次采集的點雲個數為230萬點左右
，因此9個雲台的采集點雲數據到達2000萬點左右

，400米掃描範圍以內的定位車廂多達29節，為減少數據處理時間，係統采用基於OpenMP並行計算加速。相比於普通的多線程加速，OpenMP並行計算加速更適用於算法中多個相同的對象需要並行計算的情況，滿足了用戶對現場采用作業節拍的要求。

　　係統優勢

　　•多個雲台標定與數據融合

　　覆蓋範圍更大

，可滿足大場景高精度的定位需求。

　　•分布式通訊

　　可根據客戶現場的情況合理分配多台計算機資源，以實現數據通訊與采集以及計算效率的最大化。

　　•並行計算加速

　　適用並行計算加速的方法
，處理海量的點雲數據，減少了計算時間，保證了數據的反饋的及時性。

　　典型應用案例

　　多個雲台定點安裝進行掃描

，或多個雷達或雲台配合作業機械運動，然後進行大場景的3D掃描及相關應用
，特別在料場自動堆取料與盤庫係統具有廣泛應用：

　　1.  頂棚庫區物料定點盤庫係統(通常無運動機械，雲台定點安裝在頂棚上)：

　　2.  基於多雷達與多行車料場堆取料與盤庫係統

　　3.  基於鬥輪機的料場堆取料與盤庫係統

　　總結

　　SICK多雲台掃描與點雲數據融合係統

，憑借其簡易標定
、分布式通訊的靈活性及高效計算能力，適用於大範圍高精度掃描與定位場景

，為用戶的工藝流程自動化提供可靠保障。