[发明专利]矿山溜井三维测量方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明属于矿井测量技术，特别是关于一种矿山溜井的三维测量方法及装置。

背景技术

矿山开采及运输中，安全是首要的。为了保障矿山安全生产，需要定期对溜井进行保养和维护。由于矿山大多很高，矿石运送频繁，为提高运送效率节约成本，会在一些矿山上由上至下打通一个类似井的管道，即溜井。由上至下直接倾倒矿石，运送车辆在山下接运。溜井一方面可以提高运送效率，另一方面，由于直接垂直倾倒，利用高度可以起到一定的粉碎作用。

溜井的三维测量在溜井使用、维护及测量领域都存在需求，但目前尚没有专门的关于溜井的三维测量方法及装置。由于缺乏有效检测溜井运行状况的设备和方法，只能通过起吊装置将工人吊起沿着溜井井壁进行检查，整个检查的工作量大，且难以保证工人的安全。

虽然大多数三维测量仪都具备三维空间测量的能力。但是由于没有可靠的支撑装置，使得溜井测量无法准确进行。

发明内容

为了降低检测成本、提高溜井检测精度、解除工人的作业风险，本发明采用三维激光测量手段，提供一种矿山溜井三维测量方法及测量装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种矿山溜井三维测量方法，是基于钻孔式三维激光扫描系统测量，带有摄像头的扫描探头在溜井中逐步平稳下放，在每一高度区间内，通过同时在垂直面内360°旋转及水平面内360°移动，测量获得溜井的多组三维数据，然后通过三维软件立体建模，实现溜井的三维可视化测量。

测量的具体步骤如下：

1）平稳抓住C-ALS线缆，让扫描探头自然下垂解绕，待线缆顺直、扫描探头自然停止时，将探头套入到一固定器中，固定器上设置有豁口，探头的发射/接收棱镜朝向豁口外，在固定器的两侧附加两根辅绳及配重。

2）利用全站仪确定C-ALS设备两点的坐标及方位角，一点是C-ALS扫描探头线缆穿出固定器管口时，线缆根部位置的一点A；另一点是顺着固定器豁口朝向看，位于豁口右侧的固定器上的一点B。再以点A为原点，测定B点至点A的方位角，这样设备的方位也就确定了。设备坐标及方位角，记录在测量系统软件中。

3）确定坐标及方位角后，在线缆上标记刻度，便于记下每次下放的距离，刻度的起点为A点。

4）设定扫描站数及站站之间的间隔距离；

设定扫描步距，是指同一水平面内相邻两个扫描点之间的水平转动角度；

设定扫描方式：为水平+垂直扫描，扫描探头安装在水平移动和垂直旋转复合装置上，水平扫描移动范围为360度圆周，垂直扫描范围为探头所在位置以上及以下等距离，垂直扫描范围（探头上、下距离的和）大于每次下放距离且小于扫描极限，即：站站间隔距离＜垂直扫描范围＜扫描极限。

上述扫描步距，可以设定为3度。

5）打开扫描探头，将设备平稳下放至溜井中，通过线缆上标记的刻度，记录下放的距离；

6）设备边下放，边通过摄像头观察溜井情况，每当下放到一站后，锁死线缆，保证设备高度和方向不变，等待设备稳定。

7）待设备稳定后，打开扫描控制软件执行扫描程序，扫描探头360度水平+竖直旋转测量，并记录、上传数据。

8）重复6）-7）步，待完成整个溜井的测量后，设备上拉至溜井口，回收设备，拆卸配重；

9）利用软件根据溜井测量的三维点云数据，进行三维建模；然后再获取溜井横剖面数据，确定各剖面的形状及计算各剖面面积；

10）将测量结果和原始溜井设计进行比较，判断溜井的完损情况。

可以在下放的各站测量完成后，将设备逐站上拉，顺序在各站进行上拉过程的测量，测量方法同6）-7）步；将下放和上拉两行程测量进行比较，如果同点测量的差距超出允许误差，则重复进行下放和上拉测量，直至误差小于允许值。

一种应用于所述方法的矿山溜井三维测量装置，包括C-ALS测量设备、固定器、全站仪，C-ALS测量设备包括扫描探头和地面控制仪，控制仪与扫描探头、全站仪均为线缆连接，扫描探头固定在所述固定器中，固定器上设置有豁口，扫描探头的发射/接收棱镜指向固定器的豁口方向。

另外，在所述固定器上配置有维持固定器稳定和方向保持不变的辅绳及配重。

进一步讲，较佳的方式是将所述固定器设计为十字架形，在竖向架臂上设置所述豁口，在横向架臂两端设置两个钢环，在所述钢环上穿设所述辅绳，所述辅绳下端拴接配重。