基于激光雷达点云的煤炭快速装车质量检测方法

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 10; pp. 199 - 207
• Main Authors: 张俊升, 王洪磊, 朱西硕, 李佳城, 刘晓明
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤炭科学研究总院有限公司智能矿山研究院,北京 100013 01.10.2024; 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京 100013%煤炭科学研究总院有限公司智能矿山研究院,北京 100013; 天地科技股份有限公司北京技术研究分公司,北京 100013
• Subjects: 连通域聚类; 偏载检测; 点云拼接; point cloud stitching; partial load detection; loading quality; lidar scanning; clustering degree of connected domains; 装车质量; 激光雷达扫描
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.12438/cst.2023-1552

TD67; 为了提高煤炭快速定量装车系统智能化无人化水平,实现火车装车质量快速实时检测,避免火车超偏载情况的发生,针对现有非接触式装车质量检测系统的不足,提出了基于激光雷达点云的煤炭快速装车超偏载检测方法.结合煤炭火车装车站装载流程,利用激光雷达三维扫描技术和车号识别技术,构建火车装车质量检测系统.提出一种基于马氏距离的离群点滤波算法,对每个点的邻域进行统计分析,计算其到邻近点的马氏距离,去除火车车厢点云中存在大量的随机噪声,如装车时的粉尘、喷洒的水雾、外界环境的扰动(雨、雪、煤尘)等.提出了一种标签连通域聚类算法,通过点云连通域区域标记和聚类,完成相邻两节车厢之间的分割.提出一种基于主成份分析(PCA)的火车车厢拼接算法,完成车厢点云的三维点云拼接.提出一种基于点云切片的装载物料点云提取方法,通过构建点云局部领域提高计算速度,在车厢长度和宽度方向上分别进行切片,滤除车厢前后、左右车帮点云.最后,提出了火车装车质量主要指标装载高度、装煤量、偏载量的计算方法,通过表面三维重建直观显示检测结果,实现火车装车质量的检测.试验表明,利用基于激光雷达点云的检测方法可以完成火车装车表面的实时扫描建模和装车质量检测,且该方法适用于不同尺寸车型,具有通用性.