一种塔内物料体积测量方法及系统与流程

本发明涉及体积测量，具体涉及一种塔内物料体积测量方法及系统。

背景技术：

1、由于物料在料塔内部会发生流动和堆积，因此物料表面的形态可能会发生变化，导致测量误差。这需要对数据处理算法进行优化，以提高测量精度。雷达传感器的工作原理是通过电磁波在物料表面的反射来进行测量，因此在某些特殊情况下，如物料表面不规则或表面有遮挡物等情况下，雷达传感器可能会出现测量失效的情况。由于料塔内部环境复杂，维护和管理成本较高。需要对料塔进行定期的维护和管理，以确保传感器和数据处理装置的正常运行。现有技术中的存在扫描精度低且计算成本高耗时长等问题，尤其是对于料塔内的数据扫描并不是均匀的，而周期性间隙。如何高精度的将其内的体积进行计算是一个难点和重点。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种塔内物料体积测量方法及系统。

2、本发明的方法包括如下步骤：

3、数据转换，将获取到的雷达数据进行格式转换，得到坐标点数据；

4、野值点滤除操作，野值点包括异常点和噪声点；

5、对各方位角数据进行倾斜矫正；

6、对倾斜校正后的数据进行空间重构；

7、计算不同方位角数据对应的空腔体积；

8、计算所有方位角数据的对应的体积均值，作为最终塔内物料体积。

9、具体地，所述数据转换，将获取到的雷达数据进行格式转换，得到坐标点数据包括如下步骤：

10、将雷达数据中的距离数据和角度数据转换为二维平面上的(x,y)坐标形式，具体地，

11、对于不同空间角度下的水平角度和距离数据，在每一个相同空间角度下，将水平角度归一化到0-360°这一范围内；

12、对这些数据进行象限分配，将不符合要求的象限数据进行剔除。

13、具体地，假设水平角度和距离数据为(θ，d)，所述(x,y)坐标形式的计算过程为：

14、

15、

16、其中，k为斜率。

17、优选地，所述野值点滤除操作使用箱型图算法对数据点进行筛选，对在一定误差范围内偏离箱型图的之外的数据点进行删除。

18、优选地，所述野值点滤除操作采用二维图像判断法，包括如下步骤：

19、对相同空间方位角下的数根据坐标位置进行二维重构，得到由坐标点组成的二维图像；

20、通过判断二维图像中的坐标点之间的距离从而剔除异常点；

21、判定的方式包括人工观察或者通过判定规则如下，

22、统计所有两两坐标点之间的距离，坐标点的距离参数为此坐标点与其他所有点的距离的平均值，

23、

24、其中，m表示当前二维图像中所有的坐标点数，dij表示第j个点与第i个点的距离，di为坐标点i的距离参数；

25、若di>δ，则将此点剔除。

26、具体地，所述对倾斜校正后的数据进行空间重构包括如下步骤：

27、对不同空间下的水平角度散射点围绕中心轴进行旋转，形成一个封闭的体积空间；

28、根据提前设定的迭代间隔距离的步长大小进行网格划分，得到网格体积空间，网格中的坐标采用笛卡尔坐标系。

29、具体地，所述计算不同方位角数据对应的空腔体积包括如下步骤，

30、对于某一方位角数据对应的体积，计算体积空间中每一个网格的体积，遍历这些网格的体积求的体积和；其中，对于不规则的网格，需要对空间中的数据进行插值计算然后再求出体积，或者采用积分法计算体积。

31、具体地，所述计算所有方位角数据的对应的体积均值，作为最终塔内物料体积的计算如下：

32、vsum＝(v1+v2+v3+...+vn)/n

33、其中，vsum为塔内物料的体积，vn表示第n个方位角下物料的体积。

34、采用上述方案后，本发明的有益效果如下:

35、(1)数据转换和清洗的过程准确可靠：该方案能够准确地将雷达采集的原始数据转换为(x，y)坐标形式，并进行倾斜校正、野值点滤除等预处理操作，从而生成干净、准确的三维点云数据。

36、(2)可以对不同方位角的数据进行单独处理：该方案能够对不同方位角的数据进行单独处理，消除由于雷达安装倾斜导致的数据整体倾斜问题，使得数据处理结果更加准确。

37、(3)可以生成高精度的三维空间区域：该方案能够将清洗干净的数据进行空间重构，形成近似点体积的三维空间区域，并可以调整网格矩阵的大小来控制空间区域表面的平滑度，从而生成高精度的三维空间区域。

38、(4)计算速度快：该方案采用遍历网格矩阵的方式来计算空间体积，计算速度快，且由于进行了数据插值操作，所以计算结果相对准确。

39、(5)方案灵活性高：该方案可以适应不同空间角度下的数据，并且可以根据需要调整不同的参数，使得该方案具有很高的灵活性，能够适应不同的数据处理需求。

40、本发明还公开一种塔内物料体积计算系统，所述系统用于计算塔内、仓内或者其他封闭空间内的物料的体积，所述系统中采用的物料体积计算方法如上述的方法。

技术特征：

1.一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，所述数据转换，将获取到的雷达数据进行格式转换，得到坐标点数据包括如下步骤：

3.根据权利要求2中所述的一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，假设水平角度和距离数据为(θ，d)，所述(x,y)坐标形式的计算过程为：

4.根据权利要求1中所述的一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，所述野值点滤除操作使用箱型图算法对数据点进行筛选，对在一定误差范围内偏离箱型图的之外的数据点进行删除。

5.根据权利要求1中所述的一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，所述野值点滤除操作采用二维图像判断法，包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，所述对倾斜校正后的数据进行空间重构包括如下步骤，

7.根据权利要求1所述的一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，所述计算不同方位角数据对应的空腔体积包括如下步骤，

8.根据权利要求1所述的一种塔内物料体积计算方法，其特征在于，所述计算所有方位角数据的对应的体积均值，作为最终塔内物料体积的计算如下：

9.一种塔内物料体积计算系统，所述系统用于计算塔内、仓内或者其他封闭空间内的物料的体积，其特征在于，所述系统中采用的物料体积计算方法为权利要求1-8中任意一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种塔内物料体积计算方法，涉及体积测量技术领域，包括如下步骤：数据转换，将获取到的雷达数据进行格式转换，得到坐标点数据；野值点滤除操作，野值点包括异常点和噪声点；对各方位角数据进行倾斜矫正；对倾斜校正后的数据进行空间重构；计算不同方位角数据对应的空腔体积；计算所有方位角数据的对应的体积均值，作为最终塔内物料体积；本发明采用了倾斜矫正和野值点滤除等预处理方法，对不同空间下的水平角度散射点进行围绕中心轴进行旋转，进而围成一个较为近视接近点体积空间，从而更准确地还原了沙塔内部的空腔结构，得到了整体沙塔的空腔体积，可以准确地评估沙塔的性能和质量。

技术研发人员：段睿,付邵凯
受保护的技术使用者：四川泽牧科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1