新疆阿舍勒銅礦三維激光掃描儀驗證實驗

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量系統(tǒng)憑借小型化掃描主機(jī)、無線傳輸系統(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、爆破效果評價、出礦量評估復(fù)核、井巷工程驗收、礦山三維高精度建模等應(yīng)用中具有突出優(yōu)勢。

2 礦用三維激光掃描測量系統(tǒng)掃描原理

礦用三維激光掃描測量系統(tǒng)的基本原理是通過發(fā)射激光脈沖到被測物表面，再檢測激光脈沖反射回儀器所經(jīng)過的時間差來計算距離S，同時通過內(nèi)置精密編碼器同步測量每個激光脈沖對應(yīng)的橫向掃描角度觀測值α和縱向掃描角度觀測值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點坐標(biāo)的計算公式：

圖1 計算原理

3 三維激光掃描儀驗證實驗

3.1 實驗?zāi)康?/h3>

（1）驗證三維激光掃描儀掃描數(shù)據(jù)是否可真實反應(yīng)采場三維形態(tài)；

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

（3）驗證三維激光掃描儀形成的三維實體模型是否可用于采場超采欠采分析。

3.2 實驗儀器

實驗采用BLSS-PE礦用三維激光掃描測量系統(tǒng)，包含掃描主機(jī)、電源箱、BLSS-PE測量系統(tǒng)軟件、輸送系統(tǒng)、三角架適配器。脈沖式測量方式，測量距離500m（90%反射率目標(biāo)）、200m（20%反射率目標(biāo)），徑向測量范圍 330°，軸向測量范圍360°，掃描時間(1×1°)4分48秒 ，掃描點云140000點/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 實驗過程

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

3.4 掃描結(jié)果及效果展示

（1）350中段1903采場經(jīng)過一次掃描，快速獲取了采場數(shù)據(jù)，掃描結(jié)果及數(shù)據(jù)處理（坐標(biāo)賦值、實體封閉），結(jié)果見圖2。

（2）350中段4#E采場經(jīng)過兩次掃描，快速獲取了采場數(shù)據(jù)，掃描結(jié)果及數(shù)據(jù)處理結(jié)果見圖3、4、5、6、7。

4 結(jié)束語

根據(jù)現(xiàn)場實際掃描數(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采場掃描結(jié)果

圖3 350中段1903采場三維實體模型與設(shè)計采場進(jìn)行復(fù)合（上盤超采嚴(yán)重，邊幫超采嚴(yán)重）

圖4 350中段4#E采場上盤掃描（第一次）

圖5 350中段4#E采場下盤掃描結(jié)果（第二次）

圖6 350中段4#E采場掃描點云拼接結(jié)果

圖7 350中段4#E采場三維實體模型與設(shè)計采場進(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三維形態(tài)；

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

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

（4）掃描形成的三維實體模型可與采場設(shè)計三維實體模型進(jìn)行復(fù)合對比分析采場超采欠采情況，為后續(xù)二步驟回采及爆破設(shè)計優(yōu)化提供直觀可靠數(shù)據(jù)。