相比于集装箱堆场在智能化和自动化领域的快速发展,散货堆场自动化的步伐已经严重落后,堆场作业仍然依靠传统的人工作业模式。其中,缺乏对料堆数据的精确测量和管理是一个重要原因。散货堆场地图系统充当着整个自动化系统的眼睛,负责生成料堆的高度轮廓信息,为自动化提供数据基础和作业安全保障。码头生产管理系统根据轮廓高度数据生成任务计划并规划作业路径,单机PLC控制系统根据实时轮廓数据在作业过程中及时修正作业路径。目前,散货堆场地图系统的研究已经成为一个重要课题。本文对散货堆场地图系统中的三维测量技术、三维数据存储、地图生成和可视化、高度轮廓拟合等关键技术进行了详细研究。通过研究激光测距和立体视觉的基本原理和应用案例,比较两者在散货堆场应用的优缺点,选择激光测距作为测试方案的技术手段。通过研究三维数据模型,根据测试堆场的实际情况,选择网格法来存储高度轮廓数据。研究扫描仪扫描数据的产生过程、扫描仪空间姿态的移动规律,设计全局三维坐标的生成转换公式来获得全局坐标以更新堆场地图,利用OPENGL技术对地图轮廓进行可视化绘制。通过研究空间插值理论,解决扫描数据点离散性分布和扫描盲区造成扫描区域无法完全更新的问题,设计高度拟合算法填充未被更新到的地图网格。基于对散货堆场地图系统关键技术的研究,本文设计出一套测试系统安装在山东日照散货堆场的堆料机和取料机,利用现场的两个堆区进行效果测试。经过数据标定和地图精度验证,轮廓扫描精度在X和Y轴方向的误差≤30cm,Z轴方向的误差≤20cm,可以满足自动化堆取料作业。最后,测试系统参与了现场的自动化堆取料空载和重载测试。