新疆阿舍勒銅礦三維激光掃描儀驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

馬焱

（新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836700）

1 引言

礦用三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)憑借小型化掃描主機(jī)、無(wú)線傳輸系統(tǒng)、高防護(hù)系統(tǒng)、多站拼接技術(shù)、專業(yè)化三維設(shè)計(jì)軟件以及專業(yè)化的附件，可為礦山提供快速、高精度的非接觸式三維空間快速測(cè)量解決方案，在空區(qū)三維形態(tài)掃描、溜井形態(tài)獲取與治理、爆破效果評(píng)價(jià)、出礦量評(píng)估復(fù)核、井巷工程驗(yàn)收、礦山三維高精度建模等應(yīng)用中具有突出優(yōu)勢(shì)。

2 礦用三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)掃描原理

礦用三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)的基本原理是通過(guò)發(fā)射激光脈沖到被測(cè)物表面，再檢測(cè)激光脈沖反射回儀器所經(jīng)過(guò)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算距離S，同時(shí)通過(guò)內(nèi)置精密編碼器同步測(cè)量每個(gè)激光脈沖對(duì)應(yīng)的橫向掃描角度觀測(cè)值α和縱向掃描角度觀測(cè)值θ，如圖1所示，x軸在橫向掃描面內(nèi)，y軸在橫向掃描面內(nèi)與z軸垂直，z軸與橫向掃描面垂直，可得任意P點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算公式：

圖1 計(jì)算原理

3 三維激光掃描儀驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

（1）驗(yàn)證三維激光掃描儀掃描數(shù)據(jù)是否可真實(shí)反應(yīng)采場(chǎng)三維形態(tài)；

（2）驗(yàn)證三維激光掃描儀掃描形成的三維實(shí)體模型是否可以無(wú)縫導(dǎo)入到Surpac軟件；

（3）驗(yàn)證三維激光掃描儀形成的三維實(shí)體模型是否可用于采場(chǎng)超采欠采分析。

3.2 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)采用BLSS-PE礦用三維激光掃描測(cè)量系統(tǒng)，包含掃描主機(jī)、電源箱、BLSS-PE測(cè)量系統(tǒng)軟件、輸送系統(tǒng)、三角架適配器。脈沖式測(cè)量方式，測(cè)量距離500m（90%反射率目標(biāo)）、200m（20%反射率目標(biāo)），徑向測(cè)量范圍 330°，軸向測(cè)量范圍360°，掃描時(shí)間(1×1°)4分48秒 ，掃描點(diǎn)云140000點(diǎn)/次 ，距離分辨率1cm，距離精度±2cm，角度精度0.001°，角度分辨率0.0009°，最小角度步進(jìn)0.0009°。

3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在阿舍勒銅礦井下調(diào)研，并選擇350中段1903采場(chǎng)、350中段4#E采場(chǎng)進(jìn)行掃描。在現(xiàn)場(chǎng)2人進(jìn)行設(shè)備組裝，之后開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)掃描。350中段1903采場(chǎng)掃描由于通視條件好，一次完成整個(gè)采場(chǎng)掃描，掃描耗時(shí)9分36秒；350中段4#E采場(chǎng)由于現(xiàn)場(chǎng)遮擋嚴(yán)重，進(jìn)行了2次拼接掃描，耗時(shí)19分12秒。

3.4 掃描結(jié)果及效果展示

（1）350中段1903采場(chǎng)經(jīng)過(guò)一次掃描，快速獲取了采場(chǎng)數(shù)據(jù)，掃描結(jié)果及數(shù)據(jù)處理（坐標(biāo)賦值、實(shí)體封閉），結(jié)果見(jiàn)圖2。

（2）350中段4#E采場(chǎng)經(jīng)過(guò)兩次掃描，快速獲取了采場(chǎng)數(shù)據(jù)，掃描結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果見(jiàn)圖3、4、5、6、7。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際掃描數(shù)據(jù)及后續(xù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果得出以下結(jié)論：

圖2 350中段1903采場(chǎng)掃描結(jié)果

圖3 350中段1903采場(chǎng)三維實(shí)體模型與設(shè)計(jì)采場(chǎng)進(jìn)行復(fù)合（上盤(pán)超采嚴(yán)重，邊幫超采嚴(yán)重）

圖4 350中段4#E采場(chǎng)上盤(pán)掃描（第一次）

圖5 350中段4#E采場(chǎng)下盤(pán)掃描結(jié)果（第二次）

圖6 350中段4#E采場(chǎng)掃描點(diǎn)云拼接結(jié)果

圖7 350中段4#E采場(chǎng)三維實(shí)體模型與設(shè)計(jì)采場(chǎng)進(jìn)行復(fù)合

（1）阿舍勒三維激光掃描儀可快速完整的掃描采場(chǎng)三維形態(tài)；

（2）掃描點(diǎn)云形成的三維實(shí)體模型未采用剖切建模方式，通過(guò)Geomagic軟件形成的三維實(shí)體模型可無(wú)縫導(dǎo)入Surpac軟件；

（3）掃描形成的數(shù)據(jù)可與采場(chǎng)中段平面圖進(jìn)行絕對(duì)坐標(biāo)復(fù)合；

（4）掃描形成的三維實(shí)體模型可與采場(chǎng)設(shè)計(jì)三維實(shí)體模型進(jìn)行復(fù)合對(duì)比分析采場(chǎng)超采欠采情況，為后續(xù)二步驟回采及爆破設(shè)計(jì)優(yōu)化提供直觀可靠數(shù)據(jù)。