三维激光扫描仪在煤矿井架变形检测中的应用

《三维激光扫描仪在煤矿井架变形检测中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、煤矿现代化2012年第5期总第110期三维激光扫描仪在煤矿井架变形检测中的应用李文俊(天安煤业股份有限公司六矿，河南平顶山467000)摘要针对某煤矿主井井架的基本概况，本文介绍了三维激光扫描仪的基本原理，点云数据的获取、预处理等方法；针对某煤矿主井井架的基本情况，采用免棱镜全站仪与三维激光扫描仪相配合的技术方法，对井架进行点云处理及三维建模，并将之与免棱镜全站仪提取的特征数据进行对比分析。结果表明，三维激光扫描仪能很好地完成井架的外业采集工作，各项技术精度指标均符合规范要求。关键词井架；三维激光扫描仪；免棱镜全站仪；三维建模中图分类号：TD178文献标志码：B文章编号：1009—0797(

2、2012)05—0005—03发射出激光脉冲信号，经过旋转棱镜，射向目标，然1前言后通过探测器，接收反射回来的激光脉冲信号，并由三维激光扫描技术(Three—dimensionallaser记录器记录，最后转换成能够直接识别处理的数据scanningtechnology)又称“实景复制技术”，是一种先信息，经过软件处理实现实体建模输出。进的全自动高精度立体扫描技术，能够快速地、高精度地、密集地，以非接触方式直接获取研究对象表面的空间三维数据，改变了传统的单点变形观测技术，使传统的“点测量”方式变为“形测量”方式。与传统测绘技术相比，三维激光扫描技术提高了自动化提取信息的程度，它不需要布设测点

3、，能够密集地、全面地对测区进行数据采集，相当于布设了一个高密图1GX2000三维激光扫描测量系统度的网状变形监测网，为变形监测的研究提供了更原理如图2所示：为全面的实测数据。下面以某煤矿主井井架的变形观测为例，探讨三维激光扫描仪应用于主井架的变形观测的可行l生。图2三维激光扫描仪原理图2三维激光扫描系统测量原理3点云数据的获取及预处理本次实验采用的TrimbleGX2000为脉冲式三维激光扫描仪，如图1所示，仪器由激光发射器，接收三维激光扫描测量技术关键在于如何快速获取机，时间计数器等部分组成。首先由激光脉冲二极管目标物体高精度的三维坐标信息，获得的点云数据[1】徐永圻．采矿学[M]．徐州：

4、中国矿业大学出版社，2003．I7]王志杰．采煤工作面调斜方法比较及其应用效果[J]．山东【2]王静．浅谈回采工作面的调斜采煤『J]．科技情报开发与经煤炭科技，2004(3)：28，30．济，2003，13(1)：199．[8】马纪伦，葛成云．祁东煤矿3242综采工作面甩采技术的[3】焦振营．综采下分层顶板管理的关键技术研究【JJ．煤，应用[J]．山东煤炭科技，2011(5)：30—31．2011。20(10)：8—10．作者简介：【4]魏永军，贾坛彬．轻型综采放顶煤工作面调斜技术探讨[J]．煤炭3-程，2006(8)：47—48，7O．邓汉稳(1983一)，男，安徽宿州人，2008年毕业于

5、山东理工[5]乔中栋，张健，邢娟．综采(放)工作面过拐点技术[J]．煤炭工大学采矿工程专业，现在淮北矿业股份有限公司芦岭煤矿从程，2002(7)：8—10．事生产技术管理工作。【6]徐新亮，裘世军，吕传柱．大幅度调斜技术在综采工作面的应用[J]．煤矿开采，2008，13(6)：26—27．(收稿日期：2012—5—16)··煤矿现代化2012-r第5期总第110期的精度与扫描仪本身构造、性能、测站点和控制点的据分割成可以用一张曲面实现表达的子数据，以便选择以及扫描环境等因素有关。在获取点云数据后，在后续的曲面重建中直接对子数据拟合单个曲面对点云数据预处理的过程，也是影响扫描结果的重片，最终将

6、所有子曲面“缝合”成一个完整的曲面。要因素。4三维激光扫描仪在井架变形观测的应用3．1点云数据的获取三维激光扫描仪外业数据的获取一般包括①现煤矿井架一般为钢制材料，井架的自重、使用中场踏勘。在实施扫描工作前要到现场进行踏勘，根据的动荷载、振动和风力等因素引起的附加荷载，地下测区地形特征和测量对象的形态、空间分布，确定扫水对井架基础的侵蚀等作用将导致井架基础的不均描测站点和控制点位置的布设方案。②控制测量。用匀沉降。井架基础的沉降将导致井架的倾斜变形，当全站仪或其他测量仪器配合观测，通过公共点，在点倾斜变形超过一定的限值后，就会影响井架的正常云数据拼接后把所有的激光扫描数据转换到统一坐使用，甚

7、至危及井架安全。标系下。③野外数据的采集。当某一测站点云数据采本文研究对象是某煤矿的主井井架，斜架总高集完毕后，将仪器搬到另一测站，继续采集点云数据。度为62m，总重量约为742t，主体板厚为18mm，井深3．2点云数据的预处理1千多米。3．2．1点云数据的拼接4．1扫描方案设计原始点云数据是位于多个不同坐标系统下的点在井架扫描之前，由GPS静态观测获得一级控云数据的集合，为了得到被测目标的整体空间数据制点，