การคำนวณปริมาตรถังเก็บขนาดใหญ่ - Slam100

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเศรษฐกิจของประเทศ จำนวนถังเก็บจึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และกลายเป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่สำคัญสำหรับการจัดเก็บทรัพยากรน้ำมันและก๊าซ รวมถึงวัสดุเคมี ในขณะเดียวกัน ขนาดของถังเก็บก็พัฒนาไปสู่ขนาดที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งทำให้มีความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับการวัดปริมาตรถังในโครงการจัดเก็บและขนส่ง ปัจจุบัน วิธีการวัดที่ใช้กันทั่วไปทั้งในและต่างประเทศ ได้แก่ วิธีการวัดเส้นรอบวง วิธีการใช้เส้นอ้างอิงทางแสง วิธีการวัดทางแสงโดยใช้รางนำ และวิธีการวัดด้วยเครื่องสแกนเลเซอร์สามมิติ เครื่องมือประเภทนี้มีข้อดีคือมีความแม่นยำสูง ความหนาแน่นสูง และสามารถวัดได้ในระยะทางไกล แต่ก็มีปัญหาเช่น ประสิทธิภาพต่ำ การเปลี่ยนสถานีบ่อย และการต่อสายจำนวนมากในสำนักงาน

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเครื่องสแกนเลเซอร์ 3 มิติแบบพกพา ทำให้เกิดวิธีการและเครื่องมือทางเทคนิคใหม่ในการได้มาซึ่งข้อมูลเชิงพื้นที่ที่ครบถ้วนของถังเก็บ โดยอาศัยอัลกอริธึม SLAM ในการสร้างแผนที่จุดเมฆ 3 มิติแบบต่อเนื่องโดยไม่ต้องเปลี่ยนสถานีบ่อยครั้ง ยกตัวอย่างเช่น ถังเก็บแนวตั้งในฟาร์มขนาดใหญ่ ผู้เขียนจะแนะนำวิธีการที่ SLAM100 สามารถคำนวณปริมาตรของถังเก็บได้อย่างรวดเร็ว

เพื่อปรับปรุงระดับการจัดการและควบคุมปริมาณอาหารสัตว์อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ ฟาร์มเลี้ยงสัตว์ขนาดใหญ่จำเป็นต้องตรวจสอบปริมาตรว่างภายในถังอาหารสัตว์ให้ทันท่วงที เพื่อใช้เป็นข้อมูลประกอบการตัดสินใจในการวางแผนการผลิตและการจัดจำหน่ายอาหารสัตว์ ถังดังกล่าวมีความสูงประมาณ 22 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 เมตร ส่วนบนและล่างเป็นรูปทรงกรวย และส่วนกลางเป็นทรงกระบอก

เครื่องสแกน SLAM100 สามารถวัดระยะทางได้สูงสุด (120 เมตร) ครอบคลุมระยะทางสูงสุด (ประมาณ 22 เมตร) จากก้นถังถึงด้านบน และสามารถสร้างจุดเมฆแบบมุมมองเต็มรูปแบบภายในถังได้จากด้านบน เพื่อป้องกันไม่ให้ SLAM100 สแกนข้อมูลที่ไม่จำเป็นภายนอกถังและสร้างภาระงานที่ไม่จำเป็นให้กับการประมวลผลจุดเมฆในขั้นตอนต่อไป กระบวนการสแกนของ SLAM100 (การเริ่มต้น การตั้งค่า การสแกน และการปิดระบบ) จึงดำเนินการภายในถังทั้งหมด ใช้เวลาประมาณ 5 นาทีในการสแกนถังหนึ่งใบ และสแกนทั้งหมด 3 ถัง

ภายในถังมีพื้นผิวเรียบและไม่มีลักษณะเด่นที่ชัดเจน เป็นฉากที่มีลักษณะและพื้นผิวที่ไม่ชัดเจน ซึ่งทำให้การจับคู่จุดคลาวด์เป็นเรื่องท้าทายอย่างมาก ด้วยความช่วยเหลือของอัลกอริธึม SLAM ระดับอุตสาหกรรมและเกณฑ์การจับคู่ที่เข้มงวด ข้อผิดพลาดในการจับคู่จึงลดลง และการแก้ปัญหาจุดคลาวด์ก็เสร็จสมบูรณ์ ผลลัพธ์จุดคลาวด์มีความแม่นยำสูง ความหนาแน่นของจุดคลาวด์สม่ำเสมอ พื้นผิวเรียบและปราศจากสัญญาณรบกวน และมีความหนาประมาณ 1.2 ซม. สิ่งนี้ช่วยในการจัดกลุ่มจุดคลาวด์เพื่อให้ได้แบบจำลองถังที่ดีขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น และยังช่วยลดจำนวนครั้งในการประมวลผลสำหรับการปรับให้เรียบและลดสัญญาณรบกวนของแบบจำลองอีกด้วย ใช้เวลาประมาณ 10 นาทีในการแก้ปัญหาจุดคลาวด์ของถังหนึ่งใบ

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการห่อหุ้มของแบบจำลองถังและเร่งความเร็วในการปรับแบบจำลองให้เหมาะสม สามารถลดความซับซ้อนของกลุ่มจุดได้โดยยังคงรักษาความสมบูรณ์ของรูปร่างคุณลักษณะของกลุ่มจุดไว้ โดยการเปรียบเทียบและวิเคราะห์ผลของวิธีการสุ่มตัวอย่างทั่วไปสามวิธี (การลดจำนวนจุดตามระยะทางเชิงพื้นที่ การลดจำนวนจุดตามว็อกเซล และการสุ่มตัวอย่างแบบสุ่ม) จึงเลือกวิธีการสุ่มตัวอย่างตามระยะทางเชิงพื้นที่เพื่อลดความซับซ้อนของกลุ่มจุด หลังจากปรับพารามิเตอร์หลายครั้ง ในที่สุดระยะการสุ่มตัวอย่างก็ถูกกำหนดให้เป็น 0.05 เมตร ข้อมูลกลุ่มจุดเดิมมี 626,6854 จุด และข้อมูลกลุ่มจุดที่สุ่มตัวอย่างแล้วมี 169,190 จุด

ข้อมูลจุดพิกัดที่สมบูรณ์มีประโยชน์สำหรับการห่อหุ้มโมเดลถังและลดจุดอ่อนของโมเดล เนื่องจากมีช่องเปิดอยู่ด้านบนของถัง การปรับแต่งพื้นผิวจึงสามารถทำได้ตามข้อมูลจุดพิกัดรอบๆ ช่องเปิดนั้น และสามารถบรรจุถังทั้งชิ้นเพื่อกำจัดช่องโหว่ของโมเดลได้ การบรรจุโมเดลถังหนึ่งชิ้นใช้เวลาประมาณ 20 นาที

ใช้เครื่องมือวิเคราะห์เพื่อคำนวณปริมาตรของถัง ปริมาตรของถังทั้งสามถังคือ 1383.62 ลูกบาศก์เมตร 1387.98 ลูกบาศก์เมตร และ 1396.94 ลูกบาศก์เมตร ตามลำดับ หลังจากพูดคุยกับเจ้าของแล้ว ปริมาตรของถังเปล่าคือ 1400 ลูกบาศก์เมตร เนื่องจากมีอาหารเหลืออยู่เล็กน้อยที่ก้นถังระหว่างการสำรวจภาคสนาม ผลการคำนวณจึงน้อยกว่า 1400 ลูกบาศก์เมตร ซึ่งสอดคล้องกับสถานการณ์จริง

SLAM100 มีข้อดีคือประสิทธิภาพและความแม่นยำสูงในการวัดปริมาตรของถังขนาดใหญ่ มันก้าวข้ามข้อจำกัดและข้อบกพร่องของวิธีการวัดแบบเดิมที่ได้เพียงจุดเดียว หลีกเลี่ยงปัญหาการเปลี่ยนสถานีบ่อยครั้งและการต่อข้อมูลของเครื่องสแกนแบบสถานี และสามารถสแกนถังแบบสามมิติแบบดิจิทัลได้อย่างรวดเร็ว ผลลัพธ์ของจุดคลาวด์มีความแม่นยำสูงและโครงสร้างสมบูรณ์ ด้วยการรวมจุดคลาวด์ ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองตัวถังแบบ 1:1 ได้ และสามารถคำนวณปริมาตรของตัวถังได้อย่างแม่นยำ