关键应用场景——物料与流程监控

(适用于: 船舶/船舱扫描, 料堆/堆场管理, 溜槽/斗/勺监控)

· 应用需求: 

对散装物料（如煤炭、矿石、谷物等）进行精确的体积测量和形态分析，是库存管理、自动化装卸作业（如确定装载进度、防止溢出）以及优化生产流程（如监控料仓/溜槽料位）的关键环节。实时、准确地掌握物料信息有助于提高资源利用率和作业效率。

· 典型部署与架构: 

传感器通常安装在料堆上方（如固定立柱、传送带机架）、堆取料机悬臂上、装卸船机的臂架上俯视船舱，或安装在料仓、溜槽等关键转运节点的上方。采集的点云数据通过专用软件处理，生成物料表面的三维模型，进而计算体积、监测料位或分析物料流动状态。结果通常与仓库管理系统（WMS）或中央控制系统（SCADA）集成。

· 传统方案与痛点:

o 人工测量: 效率低下、劳动强度大、测量频次低，且在大型料堆或密闭空间作业存在安全风险。

o 2D LiDAR 剖面扫描: 如 SICK LMS Bulkscan，通过扫描物料在传送带上或料堆上的一个截面轮廓来估算流量或体积。这种方法假设物料分布均匀，当物料偏载或形状不规则时，精度会受影响。要获取完整的 3D 信息，需要依赖物料自身的运动（如在传送带上）或额外的传感器扫描机构（如 PTU），实时性差且难以应对静态复杂料堆。粉尘也可能影响其测量精度。TripleIn VMS 系统同样基于 2D 扫描仪加旋转平台。

o 雷达料位计: 只能测量单个点的料位高度，无法获取整个物料表面的轮廓和体积信息，精度相对较低。

o 称重系统（如皮带秤）: 测量的是物料的质量而非体积。需要定期校准，易受皮带张力、物料密度变化等因素影响，且存在机械磨损问题。

o 1550nm LiDAR: 主要劣势在于高昂的成本以及在粉尘、高湿度环境下可能存在的性能衰减问题。

· 性能需求: 

高精度的三维测量能力是核心要求，以保证体积计算的准确性。传感器需要具备良好的抗粉尘干扰能力。对于大型料堆或船舱，需要足够宽的视场角和探测距离。系统需能在恶劣的工业环境下长期稳定运行。

· Ouster 3D 数字 LiDAR 替代效益:

o 直接三维体积测量: Ouster 的旋转式 3D LiDAR 能够快速获取目标区域（料堆、船舱、料仓）完整的、高密度的三维点云数据，无需额外的扫描机构即可直接、精确地构建物料表面的 3D 模型，从而计算出体积。其高达 128 线的垂直分辨率和 520 万点/秒的点频确保了精细的表面细节捕捉。

o 优异的粉尘穿透性:865nm 波长、大光学孔径、多回波技术以及先进的数字信号处理能力，使得 Ouster LiDAR 在粉尘环境中依然能保持较好的性能，提供可靠的测量数据。其输出的校准后反射率数据甚至可能有助于区分物料本身与空气中的粉尘颗粒。

o 灵活的覆盖范围与探测距离: 提供多种垂直视场角选项（OS0 90°, OS1 45°, OSDome 180°），结合 360° 水平扫描，可以用较少的传感器覆盖广阔区域。长距离型号（OS1 可达 90m@10%, OS2 可达 200m@10%）足以应对大型料堆和深舱船的测量需求。REV7 的零盲区特性对于近距离料位监控（如溜槽、料斗）也非常有利。

o 高可靠性与环境适应性: 极高的 MTTF 和 IP68/69K 防护等级确保了在港口、矿山等恶劣环境下长期、低维护运行的需求。

o 附加价值的多模态数据: 校准后的反射率数据不仅有助于体积测量，还可能提供关于物料类型或表面状态（如湿度）的初步信息。同时输出的环境光图像（Ambient NIR）和主动红外强度图像（Intensity）则能提供场景的视觉背景信息，辅助操作人员理解或用于视觉算法融合。

· 【集成示例分析】:

o [料堆体积精确测量]: 散料堆场的库存管理依赖于对料堆体积的准确测量。传统 2D 剖面扫描仪（如 SICK Bulkscan）或人工测量方法效率低、精度有限。建议在堆取料机悬臂或料场固定点安装 Ouster OS1 或 OS2 REV7 传感器。利用其生成的密集 3D 点云数据，可以实时、精确地计算不规则料堆的体积。Ouster LiDAR 的粉尘穿透能力和高可靠性特别适合矿山、港口等粉尘严重的环境。MRA/QCA 系统中提及的智能 3D 料场建模应用也印证了此方向的可行性。

o [自动化装卸船舱扫描]: 在自动化装船或卸船过程中，需要实时扫描船舱内部，以确定物料填充/剩余情况，引导抓斗或装卸臂作业，并防止碰撞舱壁。船舱内环境通常粉尘弥漫且光线不足，几何结构复杂。传统 2D 扫描或人工瞭望难以满足自动化需求。建议在装卸船机臂架上安装 Ouster OS0 或 OS1 REV7 传感器。其宽视场角（OS0 90°, OS1 45°）能有效覆盖船舱内部，快速生成 3D 点云图。优异的粉尘环境工作能力和高可靠性是关键优势。

苏州索亚机器人技术有限公司在2019年就与Ouster达成合作协议，成为其战略合作伙伴。

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