为了克服传统散货堆体积测量方法效率低下的不足，设计并实现了一套基于三维激光扫描的散货堆建模系统，使得操作者仅需手提扫描设备绕行被测货堆一周便可快速获得细节特征明显的三维模型。该系统以二维激光扫描仪为核心对散货堆形貌进行测量，辅以高精度传感器跟踪扫描仪的位置和姿态，进而整合离散的扫描点形成建模所需的三维点云。数据处理过程中，根据激光扫描仪特性和货堆结构特点进行了算法优化，降低了扫描点降噪消耗的时间，提高了三维建模和体积计算的效率。对多个3 000～30 000 m3煤垛的测量实验表明，该套系统仅需几分钟即可完成对大型散货堆的三维建模，时间长短主要取决于操作者围绕货堆的步行速度，而测量结束后的20 s之内就能够给出三维模型和体积计算结果，精度可达0.75%以内。

通过数据仿真的方法，仿真理想情况下手提盘煤仪的激光测距数据、姿态数据和定位数据，然后根据实际情况确定各误差参数，并将其依次代入仿真数据中，比较理论体积和代入误差后的仿真体积，得出误差因素对体积的影响规律，并分析了各误差的产生机理，比较了各误差因素对体积影响的大小，该研究结果为手提盘煤仪中重要误差因素的抑制或补偿提供了理论依据。

针对现有散货测量系统对堆场环境适应性差、盘点时间长、效率低、操作复杂等不足, 提出了一种散货堆体积快速测量方法。同时, 利用二维激光扫描仪、差分GPS和姿态测量系统设计了一种体积测量系统。该系统用激光扫描仪动态测量堆体表面的几何信息, 用姿态测量系统实时测量扫描仪的空间姿态数据, 用GPS测出扫描仪在测量过程中的三维位置; 最后通过数据融合计算形成堆体的三维点云, 利用点云获得散货堆体积。文中基于单条堆体轮廓点云特征, 提出快速堆体下边缘查找算法来去除扫描过程中地面点云的误差影响; 采用投影剖分法完成完整堆体点云计算体积。实验显示, 利用本文设计的测试系统可在30 s内完成体积为69 m3的标准堆体测量, 平均相对误差为0.42%, 重复测量误差为0.41%。在实际散货堆实验中, 可在10 min内完成大小约为31 500 m3的散货堆测量, 4个不同料堆体积测量的平均重复测量误差为0.74%。结果表明, 本方法可在保证测量精度的同时, 简单、高效地测量散货堆体积。