基于三维激光扫描技术的煤矿井架变形分析.pdf

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1、第2期矿山测量NO．22015年4月MINESURVEYINGADr．2015doi：10．3969／j．issn．1001—358X-2015．02．23基于三维激光扫描技术的煤矿井架变形分析木赵雯雯，吴庆忠，赵长胜(江苏师范大学城建与环境学部，江苏徐州221l16)摘要：利用三维激光扫描技术进行建筑物的变形分析是变形监测发展的重要趋势之一。文中详细介绍了利用三维激光扫描技术进行煤矿井架沉降和变形分析的具体过程，介绍了数据提取与分析的具体方法和步骤，为未来煤矿井架的变形分析提供了理论依据。关键词：三维激光扫描；煤矿井架；变形分析中图分类号：TD178文献标识

2、码：B文章编号：1001—358X(2015)02—0067—03煤矿井架作为煤矿重要生产设施，承担着煤矿1．2．2数据的提取与分析人员和物质的运输任务，井架的安全状况直接关系首先，进行平面拟合和提取特征点、特征线，并到煤矿生产和人员安全。井架长期负重并且遭受各对其坐标值和方向向量进行变化分析，进行特征点种自然因素的侵蚀，会产生变形。利用三维激光扫提取时，由于井架钢结构较多，特征点主要选择在承描技术对井架进行精细扫描，获得的点云数据包含重结构上，如井架的四个支架上，利用高精度扫描得井架的全部信息，利用这些信息可以分析井架变形到的点云数据量相对较大，直接提取精度

3、不高，可以量，建立其三维模型用于成果展示及以后改建做准利用点云拟合功能拟合出支架平面，利用平面相交备。来提取特征线和特征点。然后，利用提取的特征点和特征线，分析沉降与变形的情况和原因，总结出井1数据采集及处理架各结构部分沉降与变形的一般规律，初步预测井1．1外业数据采集架未来的变化趋势。对井架的各个主要部位如井架四个支柱的墩位2实例应用与分析及井架顶部的滑轮和转角点等进行高精度扫描，保证获得井架最全面的信息。数据采集时需要注意，为了更加清晰的表达三维扫描技术在煤矿井架必须保证两站之间有三个以上的共同标靶，确保后变形上的应用，本文选取了某矿矿区井架作为试验期扫描

4、点云的顺利拼接。其次，在进行标靶扫描时，对象，利用三维激光扫描仪进行数据采集，并对采集必须尽可能地瞄准标靶的中心，防止扫描仪与标靶的数据进行了处理分析。之间的物体的干扰，影响后期的配准。最后，对采集2．1井架横梁变形分析到的数据必须进行现场分析，实时检验采集到的数以某矿为例：试验中将井架的各主要横梁进行据是否满足要求。编号。如图1所示：由下往上，由南到北，从东到西，1．2内业数据处理对11个横梁结构进行了编号，各横梁的四个角点又1．2．1点云预处理依照东南一西南一东北一西北的顺序编号为abcd，B首先，下载并导人扫描数据，生成激光点云。然代表是特征点，故B1a

5、即为底部南侧横梁的东南角后，内业点云数据检查和分析，及时发现错误并修点。总共提取横梁角点34个。将两期的三维坐标正，为各站数据成功拼接做准备。其次，创建Regis．进行对比，求得两期的变化值。同时，将所有角点与tration，拼接点云数据，计算拼接精度，并生成点云模同一点的距离进行对比，分析两期数据的变化量。型空间。最后，对数据进行滤波去噪、分割和压缩，由于数据量较大，选取具有代表性的三根横梁进行统一化点云，模型质量分析，建立三维模型。分析，两期数据的变化情况如表1所示。基金项目：获得校级研究生科研创新计划重点项目(2014YZD014)和国家自然科学基金项目

6、(41174032)资助。67