基于矿用三维激光扫描系统的CAN总线传输协议研究

在矿用三维激光扫描系统的研发过程中,根据该系统各CAN节点发送数据的节点号(ID)、所传输数据的格式等,制订了基于CAN总线的应用层传输协议,增强了系统通讯的实时性,减轻了系统的总线负荷,大大提高了矿用三维激光扫描系统的可靠性.     

基于Cortex-M4 和FreeRTOS的矿用三维激光扫描测量系统设计

为了满足矿用三维激光扫描系统的需求,设计了基于Cortex-M4内核和嵌入式实时操作系统FreeRTOS的运动控制和数据采集系统。采用Cortex-M4为内核的STM32F407ZGT微控制器和APM电机控制器等进行相关的硬件电路设计,通过移植FreeRTOS内核实现对运动控制、激光传感器数据采集、摄像头视频传输等任务的调度和对其他硬件资源的管理,简化了硬件设计的复杂度,优化了软件编程,提高了系统的实时性和可靠性,降低了成本。     

基于TRIZ的矿用三维激光扫描测量系统的优化设计

针对矿用三维激光扫描测量系统中支撑系统由于长度过长,导致在自身重量作用下引起构件变形,进而影响构件的整体强度和正常使用;同时扫描主机在工作状态下的转动会传递至相关构件,进而对测量精度产生影响的问题。本文运用TRIZ理论中的功能分析、因果分析、三轴分析、矛盾分析、40个发明原理、分离原理、物场模型和76个标准解等探索矿用三维激光扫描测量系统中支撑系统的若干解决方案。经过方案评估,最终选择了4个可靠有效的解决方案,为三维激光扫描技术在金属矿山采空区测量的应用提供了高可靠性解决方案。     

矿用三维激光扫描测量系统的研制

研制出具有自主知识产权的矿用三维激光扫描测量系统。分析了激光测距的工作原理,设计了系统结构与镜头防护方法;研究了系统综合通讯方法,开发了系统控制软件,实现了运动控制、数据通讯、上位机显示、三维重建等功能。现场试验表明,系统可准确测量空区三维形态,计算空区相关参数,为采空区安全评价与综合治理提供可靠技术手段。     

采空区三维激光扫描变形监测系统

采空区大面积冒顶、片帮和严重的闭合变形等均是重要的地质灾害,严重影响现场生产,对井下人员的生命安全造成严重威胁。传统监测方法存在观测数据量少、无法或难以监测无人空区、不能定量观测空区垮落等缺点。针对上述问题,本文研制了一套高精度采空区三维激光扫描监测系统,可以快速而全面地扫描采空区的形态,计算采空区的体积,并对变形区域进行标示;同时该系统实现了远程控制,可以避免人员进入井下现场操作;系统测量精度达到2 cm,和矿山微震系统相结合,可以实现采空区稳定性评价,极大地提高采空区的监测效果。     

一种基于CAN总线的矿用排水监控系统设计

针对煤矿井下排水泵依靠人工操作存在的问题,采用CAN总线传输技术,设计了一种井下排水监控系统。该系统既能实现对排水系统设备状态的实时监测,又可根据水仓水位、涌水量、峰谷电价等情况自动控制水泵系统的启停,从而能够实现节约资源、提高劳动效率和延长设备使用寿命等目的。重点介绍CAN总线的特性,煤矿井下排水系统的特点和系统软硬件设计。该系统经煤矿实际应用,取得了良好的效果。     

基于三维激光扫描技术的料位检测试验研究

针对传统料位检测方法存在的易受粉尘影响、可靠性差、测量点少等问题,开展三维激光扫描技术在料位检测中的试验研究。试验结果表明,三维激光扫描技术可快速、全面、准确地测量料位高度,实现料位三维可视化,为选矿过程控制提供准确数据,防止料仓排空或者溢出,提高矿山安全生产水平。     

基于车载三维激光扫描技术的露天矿三维建模

主要介绍移动式三维激光扫描技术的数据采集原理和处理方法,并将该技术应用在汝箕沟无烟煤分公司工业广场和采区三维建模中,深入地分析了其在露天矿三维建模中的应用优势与不足。     

基于CAN总线和以太网的矿用UPS监测系统设计

为了实现煤矿地面监控站对井下UPS运行安全的远程监测,设计了一种基于CAN总线和以太网的矿用UPS监测系统,完成了系统的总体设计,并针对系统结构进行了软、硬件的设计。通过2种网络结构的结合,有效地提升了系统数据传输的可靠性和安全性,实践表明:该监测系统工作性能稳定、数据传输准确,满足煤矿井下UPS监测任务的要求。     

Cyra三维激光扫描系统的工程应用研究

Cyra三维激光扫描系统是目前国际上最先进的获取地面空间多目标三维数据的长距离影像扫描测量技术。文中详细地阐述了Cyra三维激光扫描系统工作的基本原理及仪器的性能指标、特点和操作方法，并对Cyra三维激光扫描仪的工程应用进行了试验，取得了初步成果，为该项技术的推广和实际应用奠定了基础。     

基于三维激光扫描技术的矿区建筑物变形监测方法

传统变形监测方法存在工作量大、监测点难以保护、监测时间长等不足,与传统监测方法相比,三维激光扫描技术具有非接触、高密度、高精度、信息量大、快速获取物体表面三维空间坐标等优点。结合相似材料模型试验,提出了基于三维激光扫描技术的矿区建筑物变形监测思路。首先采用全站式三维激光扫描仪分别对二维相似材料模型在5个不同开采时段进行整体扫描,将扫描数据通过点云数据后处理软件进行预处理,从中提取模型上黑白靶标即变形监测点的三维坐标;然后结合MATLAB语言编程,实现监测点由假定坐标到目标坐标的自动化转换,提高点云数据处理效率;最后根据试验得出的变形监测思路,对某矿区水塔进行了变形监测,并与全站仪的监测数据进行了对比分析。研究表明:采用三维激光扫描技术获取的水塔变形监测数据与全站仪获取的监测数据的最大误差仅为1.8 mm,远小于沉降变形监测10 mm的精度要求,可见对矿区建筑物采用三维激光扫描技术进行变形监测具有可行性。     

三维激光扫描技术在大直径深孔采矿中的应用

针对大直径深孔采矿中采场出现的超爆、欠爆情况难以确定的问题。选择某矿山23#、25#采场作为试验场地,使用北京矿冶研究总院自主研发的矿用三维激光扫描仪对23#、25#采场进行现场扫描并进行后续数据分析。数据处理结果表明,矿用三维激光扫描仪非常适合采场爆破效果分析,可以定量给出采场超爆、欠爆尺寸,同时可以为后续二步骤回采爆破设计优化提供数据基础。     

基于三维激光扫描技术的矿山系统隐患分析

通过三维激光扫描技术建立了某矿山排土场的实测三维数值模型,进行了三维模型的全域数据分析,并对排土场多期扫描数据进行了对比分析。通过三维激光扫描技术的应用实践,明确了传统隐患排查方式在大范围、大面积场实施的局限性,验证了三维激光扫描技术在矿山系统隐患风险分析中的可行性。     

三维激光扫描监测开采沉陷的精度分析

为了克服传统地表沉陷观测时间长、工作量大、观测费用高、测点难以保护等缺点,采用三维激光扫描现代化测绘新技术,对高强度长壁综采放顶煤开采引起的地表沉陷盆地进行了现场三维激光扫描观测。通过对三维激光扫描观测数据的处理,并与传统地表移动观测站的结果进行对比分析,建立了高强度开采地表下沉陷盆地的三维数字高程模型。结果表明:三维激光扫描技术能够快速高效地获取整个下沉盆地的沉陷数据,所测的中误差为0.012 7 m,应用于煤矿地表沉陷的观测是可行的。同时在开采沉陷数据采集效率、速度等方面具有明显的优势,具有较好的推广应用前景。     

利用三维激光扫描数据求取开采沉陷预计参数研究

三维激光扫描技术是一种新兴的测绘技术,它具有快速、实时、高效等优点,突破了传统测绘手段的局限性,可以直接获取三维坐标,目前正被广泛应用于测绘各个领域.为此 ,研究三维激光扫描仪数据应用于地表沉陷参数求取问题,针对其特点,利用VB6.0语言,采用模矢法编制了概率积分法求参程序,并将程序应用于实际求参,实践证明,效果较好.     

基于3D激光扫描的金属矿测量方法研究

激光扫描技术具有快速性,不接触性,实时、动态、主动性,高密度、高精度,数字化、自动化等特性,正好适用于露天矿的地面和地下测量。用露天矿的激光扫描数据,建立了露天采区三维高精度模型,为矿山设计、矿山生产及数据动态管理提供可靠信息,另外把激光扫描技术用于地下巷道进行测量,迅速建立好巷道模型,直观地获取了各巷道之间的空间关系,为“数字矿山”提供全面、高精度数据。提出了提高坐标纠正精度的方法和月采矿量的测量原理。     

基于激光三维扫描的不规则煤场测量系统设计

针对不规则煤场料堆体积和质量测量的技术难题,提出了基于激光三维测量获取煤场料堆表面三维点云的测量原理,依据相邻关系对点云排序,运用Delaunay改进型三角剖分三维重构算法拟合三维曲面,进而计算出煤场料堆体积和质量.同时设计开发了基于激光三维扫描的不规则煤场测量系统硬件、控制软件以及Web应用程序,实现了系统对料堆的激光三维自动测量、三维重构、体积和质量计算、测量结果的远程访问与维护.     

三维激光扫描点云边界提取研究

在数字矿山建设过程中,三维激光扫描仪可快速获得地表或建筑物的点云数据。点云边界不仅作为曲面表达的重要几何特征,而且作为模型求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要作用。利用激光点云数据进行建模首先需从海量数据当中提取边界区域的采样点。本文提出了一种通过局部型面参考点集拟合微切平面,讨论参考点在对应微切平面上投影点的几何分布来自动提取边界特征的算法。该算法运行速度快,提取结果准确,可适用于各种复杂型面的点云数据。