[发明专利]三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置

权利要求书

1.三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于包括：机械单元(1)、激光数据采集单元(2)、控制驱动与反馈单元(3)、通信及上位机单元(4)，其中：

机械单元(1)，用于连接激光数据采集单元(2)与水平方向电机(6)和竖直方向电机(12)，实现激光数据采集单元(2)的水平和竖直方向扫描；水平方向旋转变压器(8)与水平方向电机(6)在水平方向电机与水平方向旋转变压器连接装置(9)的固定下同步运动，竖直方向旋转变压器(14)和竖直方向电机(12)在竖直方向电机与竖直方向旋转变压器连接装置(15)的固定下同步运动；

激光数据采集单元(2)，可实时获取地物点场景极半径信息，在水平方向电机(6)和竖直方向电机(12)的带动下，对尾矿坝体全景扫描，将获得的数据信息通过高速数据采集卡(18)传递给上位机(19)；

控制驱动与反馈单元(3)，水平方向驱动器(11)和竖直方向驱动器(17)分别控制水平方向电机(6)和竖直方向电机(12)，带动激光数据采集单元(2)实现水平和竖直维度的匀速扫描，通过水平方向旋转变压器(8)和竖直方向旋转变压器(14)实时获取各个扫描位置的角度信息，在水平方向旋转变压器-数字转换器(10)和竖直方向旋转变压器-数字转换器(16)的整合下分别传递给水平方向驱动器(11)和竖直方向驱动器(17)，通过高速数据采集卡(18)传递给上位机(19)；

通信及上位机单元(4)，高速数据采集卡(18)将激光数据采集单元(2)获取的场景极半径信息、水平方向旋转变压器(8)及竖直方向旋转变压器(14)获得的角度信息实时传送到上位机(19)，上位机(19)对获取数据进行系统矫正，将各坐标系的数据运用坐标归一算法转换到三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置的基准坐标系下，并将结果以三维点云的形式显示出来；对各个标志点的三维坐标运用智能监测算法，判断其是否与标准库的结果一致；若不一致，则启动相应的应急预案。

2.根据权利要求1所述的三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于：所述的激光数据采集单元(2)为单点激光传感器，该单点激光传感器是在自然表面下采样量程不小于300m，采样频率不小于2000，测量精度不小于60mm，具有RS-232/422/485接口的基于脉冲反射时差法的激光传感器。 

3.根据权利要求1所述的三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于：所述的水平方向电机(6)为功率不小于172.8W，最大空载转速630r/min，峰值堵转扭矩不小于2.2N.m，电流不小于3.6A，质量小于1.5Kg的力矩电机。

4.根据权利要求1所述的三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于：所述的竖直方向电机(12)为功率不小于211.2W，最大空载转速460r/min，峰值堵转扭矩不小于4.4N.m，电流不小于4.4A，质量小于2.4Kg的力矩电机。

5.根据权利要求1所述的三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于：所述的水平方向旋转变压器(8)为转换率最大为0.5±5％，最大电气误差为±10′，适用于-55～+155℃的环境，质量小于0.065Kg，输出为正余弦模拟信号的角度传感器。

6.根据权利要求1所述的三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于：所述的竖直方向旋转变压器(14)为转换率最大为0.5±5％，最大电气误差为±10′，适用于-55～+155℃的环境，质量小于0.065Kg，输出为正余弦模拟信号的角度传感器。

7.根据权利要求1所述的三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于：所述的水平方向旋转变压器-数字转换器(10)为分辨率不小于14位，脉冲数不小于16384，将水平方向旋转变压器(8)获得的正余弦模拟信号转换为A、B、Z相脉冲信号，可用于-40～+85℃环境的角度解码器。

8.根据权利要求1所述的三维激光扫描尾矿坝体动态监测系统装置，其特征在于：所述的竖直方向旋转变压器-数字转换器(16)为分辨率不小于14位，脉冲数不小于16384，将竖直方向旋转变压器(14)获得的正余弦模拟信号转换为A、B、Z相脉冲信号，可用于-40～+85℃环境的角度解码器。