Опыт применения наземного лазерного сканирования для определения объемов зерна на складах аграрных предприятий

УДК 528

В.А. Середович, А.В. Середович, А.В. Иванов, А.В. Радченко СГГ А, Новосибирск

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ ЗЕРНА НА СКЛАДАХ АГРАРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

V.A. Seredovich, A.V. Seredovich, A.V. Ivanov, A. V. Radchenko SSGA, Novosibirsk

EXPERIENCE OF USING TERRESTRIAL LASER SCANNING FOR ESTIMATING THE VOLUME OF GRAIN AT AGRARIAN ENTERPRISES STOREHOUSES

In their day-to-day activities, making calculations, the agrarian complex enterprises have to estimate the grain stock at the storehouses and grain accepting centres. At present the problem is solved by weighing the grain at weigh-houses. The method is far from being ideal, giving inaccurate results. Moreover, the process is too labour intensive, as the grain is delivered by limited capacity cars. The most effective way of doing such works, as considered by the authors, is using laser scanning. The paper describes the works on estimating the grain volumes at the storehouses of one of the Novosibirsk region enterprises.

Перед предприятиями аграрного комплекса в процессе работы и товарных расчетов стоит задача определения запасов зерновой продукции скопившейся на складах или хлебоприемных пунктах. В настоящее время эта задача решается путем взвешивания продукции на весовых станциях. Данный способ характеризует низкая точность, так как состояние и возможности таких весовых станций далеки от идеальных. К тому же данный способ требует значительных трудозатрат, так как зерновая продукция возится автомобилями, имеющими ограниченную вместимость. Таким образом, способ, позволяющий в сжатые сроки и без перемещения продукции определить ее запасы на складах является актуальным. В данном случае наиболее эффективным средством выполнения таких работ является лазерное сканирование.

Региональным центром лазерного сканирования были выполнены работы по определению объемов зерна на складах одного из предприятий Новосибирской области. Для работы использовались наземные лазерные сканеры Riegl LMS-Z420i и Riegl LMS-Z210. Особенностью и основной сложностью данных работ явилось то, что зерно складируется в закрытых помещениях, соответственно отсутствовали прямой доступ и видимость. Выходом из данного положения служили два подхода:

1. Установка сканера на автомобиль (на не заполненных складах);

2. Установка сканера непосредственно на зерно;

3. Установка сканера на потолочный конвейер.

При установке сканера на поверхность зерна, основной сложностью являлось обеспечение его стабильности. Для этого, во время сканирования не выполнялось никаких перемещений в местах установки сканера и

световозвращающих марок. Кроме того, для привязки зачастую использовался способ сканерных ходов.

Следующей сложностью явилось отсутствие прямой видимости в некоторых участках склада, например на нижнюю границу зерна на краю склада и вдоль стен. Для решения данной проблемы использовалась тахеометрическая съемка. Съемка выполнялась в объеме, достаточном для корректного и точного формирования цифровой модели поверхности зерна в теневых зонах.

Сложностью также являлось определение подстилающей поверхности. Для этого приходилось, помимо съемки по контуру склада выполнять промеры глубины зерна в нескольких точках по всей площади. Учитывая то, что подстилающая поверхность зерновых складов является достаточно ровной, без резко выраженных неровностей, данный подход являлся достаточным для точного определения объема.

Объем склада определялся путем определения разницы между триангуляционными моделями поверхности зерна и подстилающей поверхности в программном обеспечении (ПО) Leica Cyclone (рис. 1).

Рис. 1. Трехмерная модель поверхности зерна

В ходе работ, на момент съемки определялась также плотность зерна, путем взвешивания эталонного объема на точных весах. Пробы зерна брались из нескольких точек склада для получения наиболее объективной картины. На основании данных об объеме и плотности вычислялась масса зерна на каждом складе.

Всего за 10 рабочих дней были определены объемы зерна на 55 складах. В среднем в день, в зависимости от количества складов и их заполненности измерялись от 3 до 10 тыс. м зерна.

На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что наземное лазерное сканирование позволяет эффективно, точно и в сжатые сроки выполнять определение объемов зерна при любых, кроме вертикальной, формах складирования.

© В.А. Середович, А.В. Середович, А.В. Иванов, А.В. Радченко, 2009