基于无人机激光雷达的开沟质量检测系统设计与试验

【目的】为优化开沟机作业性能,进一步提高开沟质量检测效率,研制了一种基于无人机激光雷达的开沟质量检测系统。【方法】该系统由多旋翼无人机搭载三维激光雷达,通过激光雷达采集农田不同区域沟道的点云数据发送至数据处理终端,终端根据正态偏差配准算法选择合适帧,将各子区域点云配准至统一坐标系,完成沟道的完整点云数据构建。进一步,采用了泊松曲面重构法对完整的沟道点云进行曲面重构,最终实现三维沟道的沟面宽、沟底宽和沟深的准确测量。【结果】在中国江苏省扬州市雅源家庭农场进行试验,该系统与传统人工测量结果相比,沟面宽、沟底宽和沟深的平均误差分别为0.723,-0.705,-0.565 cm,整体效率提升了约150%,符合开沟机开沟质量检测的要求。【结论】该系统能够采集开沟机作业后的开沟质量信息,实现沟面宽、沟底宽和沟深的精确测量,相较于传统人工测量方法,大大提升了检测效率和降低了人力劳动和时间成本。此外,采集的沟道三维数据能够实时存储与回放,能够实现历史数据可追溯,为智能化开沟装备研发和控制策略制定提供了可靠的技术参考和理论基础。