三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的製作方法
2023-04-27 05:08:41 3
專利名稱:三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及非接觸測量技術,具體地涉及三維雷射掃描尾礦壩體的非接觸動態在線監測系統裝置。
背景技術:
國家安全生產「十二五」發展規劃中對三等及以上尾礦庫限期全部安裝在線監測系統裝置提出了明確要求。三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置作為尾礦壩體在線監控系統的典型樣機,適應時代關於安全穩步發展的需要,對保護國家和人民的生命財產安全具有重要意義。國外在尾礦庫安全運行監測上已形成了包含現場實時數據採集、數據資料綜合分析和安全警報等功能的監測預警系統。而國內的尾礦壩體監測主要包括人工測量、光纖監測及全站儀監測等方法,人工採用傳統儀器到現場進行測量,易受環境和現場條件的影響, 且採集精度不高、信息滯後,同時還存在人員的人身安全問題;運用光纖監測安裝複雜,幹擾施工,成本高,不適於遠距離測量,且誤差較大;運用全站儀需要在多個位置進行測量,採樣點稀疏且費時。目前尾礦壩體監測開始轉向以自動化、網絡化和信息管理智能化為手段的數字監控,迫切需要一種高精度、低成本和高效率的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,滿足國家關於安全生產的要求。
發明內容
本發明的解決的技術問題克服現有在線監測技術的不足,提供一套三維雷射掃描尾礦壩體的非接觸動態在線監測裝置,實現非接觸在線定時監測,單次掃描速度快,測量精度高,成本低;本發明有效地解決了國家關於安全生產的要求,且裝置適用於不同場景的尾礦壩體監測。本發明的技術方案三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於包括 機械單元、雷射數據採集單元、控制驅動與反饋單元、通信及上位機單元,其中機械單元,用於連接雷射數據採集單元與水平方向電機和豎直方向電機,實現雷射數據採集單元的水平和豎直方向掃描;水平方向旋轉變壓器與水平方向電機在水平方向電機與水平方向旋轉變壓器連接裝置的固定下同步運動,豎直方向旋轉變壓器和豎直方向電機在豎直方向電機與豎直方向旋轉變壓器連接裝置的固定下同步運動。雷射數據採集單元,可實時獲取地物點場景極半徑信息,在水平方向電機和豎直方向電機的帶動下,對尾礦壩體全景掃描,將獲得的數據信息通過高速數據採集卡傳遞給上位機。控制驅動與反饋單元,水平方向驅動器和豎直方向驅動器分別控制水平方向電機和豎直方向電機,帶動雷射數據採集單元實現水平和豎直維度的勻速掃描,通過水平方向旋轉變壓器和豎直方向旋轉變壓器實時獲取各個掃描位置的角度信息,在水平方向旋轉變壓器-數字轉換器和豎直方向旋轉變壓器-數字轉換器的整合下分別傳遞給水平方向驅動器和豎直方向驅動器,通過高速數據採集卡傳遞給上位機。通信及上位機單元,高速數據採集卡將雷射數據採集單元獲取的場景極半徑信息、水平方向旋轉變壓器及豎直方向旋轉變壓器獲得的角度信息實時傳送到上位機。上位機對獲取數據進行系統矯正,將各坐標系的數據歸一化到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的基準坐標系下,並將結果以三維點雲的形式顯示出來;對各個標誌點的三維坐標運用智能監測算法,判斷其是否與標準庫的結果一致;若不一致,則啟動相應的應急預案。所述的雷射數據採集單元為單點雷射傳感器,在自然表面下採樣量程不小於 300m,採樣頻率不小於2000,測量精度不小於60mm,具有RS-232/422/485接口的基於脈衝反射時差法的雷射傳感器。較高的採樣頻率可減少單次雷射掃描時間,雷射傳感器的測量精度越高,三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的掃描精度就越高,更加接近場景的真三維圖像,且控制接口簡單。所述的水平方向電機為功率不小於172. 8W,最大空載轉速630r/min,峰值堵轉扭矩不小於2. 2N. m,電流不小於3. 6A,質量小於1. ^(g,力矩電機通常使用在堵轉或低速情況下,具有堵轉力矩大,空載轉速低,不需要任何減速裝置可直接驅動負載,過載能力強,通過調節端電壓來控制輸出力矩與轉速的大小,體積較小等特點。所述的豎直方向電機為功率不小於211. 2w,最大空載轉速460r/min,峰值堵轉扭矩不小於4. 4N. m,電流不小於4. 4A,質量小於2. 4Kg,力矩電機通常使用在堵轉或低速情況下,具有堵轉力矩大,空載轉速低,不需要任何減速裝置可直接驅動負載,過載能力強,通過調節端電壓來控制輸出力矩與轉速的大小,體積較小等特點。所述的水平方向旋轉變壓器為轉換率最大為0.5士5%,最大電氣誤差為士 10', 適用於-55 +155°C的環境,質量小於0.06^(g,輸出為正餘弦模擬信號的角度傳感器。適用於高溫、嚴寒、潮溼、高振動等環境,為高精度監測、應用廣泛打下基礎。所述的豎直方向旋轉變壓器為轉換率最大為0.5士5%,最大電氣誤差為士 10', 適用於-55 +155°C的環境,質量小於0.06^(g,輸出為正餘弦模擬信號的角度傳感器。適用於高溫、嚴寒、潮溼、高振動等環境,為高精度監測、應用廣泛打下基礎。所述的水平方向旋轉變壓器-數字轉換器為解析度不小於14位,脈衝數不小於16384,將水平方向旋轉變壓器獲得的正餘弦模擬信號轉換為A、B、Z相脈衝信號,可用於-40 +85°C環境的角度解碼器。該輸出信號簡單,採樣解析度高,可實現對水平方向電機的精確控制。所述的豎直方向旋轉變壓器-數字轉換器為解析度不小於14位,脈衝數不小於16384,將豎直方向旋轉變壓器獲得的正餘弦模擬信號轉換為A、B、Z相脈衝信號,可用於-40 +85°C環境的角度解碼器。該輸出信號簡單,採樣解析度高,可實現對豎直方向電機的精確控制。所述的水平方向驅動器為額定電壓+80V以內,額定電流8A,輸入角度信號為A、B、 Z相脈衝信號,具有R232接口的直流電機驅動器。實現對水平方向力矩電機的閉環控制,並將實時獲取的水平方向角度信息傳輸給上位機,為高精度監測的實現打下基礎。所述的豎直方向驅動器為額定電壓+80V以內,額定電流8A,輸入角度信號為A、B、 Z相脈衝信號,具有R232接口的直流電機驅動器。實現對豎直方向力矩電機的閉環控制,並將實時獲取的豎直方向角度信息傳輸給上位機,為高精度監測的實現打下基礎。所述的高速數據採集卡為供電電壓在12 48V,輸出為RJ45型網卡接口、支持10 兆和100兆自適應的網絡連接速度,至少具有四個RS-232/422/485接口的數據傳輸裝置, 為高速精準的數據傳輸打下基礎。所述通信及上位機單元中的上位機為至少具有網口,系統內存大於2GB,支持 WindowsXP作業系統的工控機,具有較高的可靠性。所述通信及上位機單元中的控制軟體實現過程如下1)雷射數據採集單元與控制驅動及反饋單元初始化系統上電後,水平方向電機和豎直方向電機分別按照水平方向驅動器和豎直方向驅動器的設置運動到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置基準位置,高速數據採集卡自啟動成功;2)通信及上位機單元初始化設置雷射數據採集單元的串口相關參數,連接雷射數據採集單元,設置雷射脈衝的發射頻率;設置控制驅動及反饋單元的功能參數控制串口號、掃描範圍、掃描速度,根據工程的要求定時設置當天的掃描次數及掃描時間間隔時間,設置各個掃描標誌點的位置參數;3)啟動在線監測按鈕,雷射數據採集單元和控制驅動及反饋單元實時將獲取的場景極半徑信息、水平和豎直方向的角度信息通過高速數據採集卡傳遞給上位機做進一步處理;4)解算數據;上位機對採集的數據信息運用坐標歸一算法處理,即將雷射數據採集單元坐標系、水平方向旋轉變壓器坐標系和豎直方向旋轉變壓器坐標系歸一到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的基準坐標系下。具體過程如圖2所示,建立雷射數據採集單元原點坐標系(\_Χ3Λ、系統基準坐標系Ob-XbYJb以及三個過渡坐標系0M-XmYm4、Oh-XhYhZh R Ov-XvYvZv,且各坐標系均為笛卡爾右手坐標系。根據坐標系的相關轉換關係,解算出場景空間點在三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置基準坐標系Ob-XbYJb下的三維坐標通式
xB = (r+ Δχ) cos or cos/ + sin αΔζ +cosorAx\yB =(γ + Δχ') sin β
zB = ~{r + Δχ) sin a cos β + cos αΔζ - sin aAx其中,α、β分別為豎直方向旋轉變壓器(14)和水平方向旋轉變壓器(8)的獲取信息;r為場景極半徑信息;Δχ、Δζ、Δχ'分別為坐標系間沿相關坐標軸的偏移值,當系統整體裝配完成後, Δχ、Δζ為固定值,可通過機械設計尺寸推算得出,Δχ'為雷射數據採集單元( 測量原點與水平旋轉軸之間的偏移值;將上述經坐標歸一算法處理過的數據進行精簡、降噪處理後予以實時顯示,將掃描結果以三維坐標的形式實時存儲在Excel中,並將各個標誌點的三維坐標存儲在Excel 中;其中,掃描參數因應用區域的遠近不同而不同,在裝置初次使用時,對掃描參數予以精準設定,存儲在上位機的存儲資料庫中,並將測量的三維點雲資料庫精準模型及標誌點的三維坐標信息存入智能對比模板資料庫;5)計算三維點雲模型及標誌點三維信息是否與標準庫的結果一致,若不一致,則啟動相應的應急預案;6)判斷尾礦壩體掃描是否結束若掃描結束,裝置停止本次工作,根據三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置關於定時掃描的設置,再次啟動進入第3步,繼續進行監測。本發明與現有技術相比的優點在於1)本發明裝置使用上位機軟體對各單元統一控制,採用雷射數據採集單元對尾礦壩體實時掃描,上位機軟體進行處理與結果顯示,為非接觸檢測,因此檢測方便,自動化程度高,可長時間工作,沒有因人員疲勞導致出錯的現象;2)本發明裝置實現非接觸在線定時監測,單次掃描速度快,測量精度高,成本低;3)本發明裝置有效地解決了國家關於安全生產的要求,且裝置適用於不同場景的尾礦壩體監測。
圖1為本發明三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的系統結構圖;圖2為本發明三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的系統標定坐標系;圖3為本發明三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的工作流程圖;圖4為實際的尾礦壩體場景外觀圖;圖5為本發明處理後的三維點雲模型圖,其中灰色點代表各個標誌點。其中,圖1,1、機械單元;2、雷射數據採集單元;3、控制驅動與反饋單元;4、通信及上位機單元;5、雷射固定裝置;6、水平方向電機;7、雷射與水平方向電機連接裝置;8、水平方向旋轉變壓器;9、水平方向電機與水平方向旋轉變壓器連接裝置;10、水平方向旋轉變壓器-數字轉換器;11、水平方向驅動器;12、豎直方向電機;13、水平方向電機與豎直方向電機連接裝置;14、豎直方向旋轉變壓器;15、豎直方向電機與豎直方向旋轉變壓器連接裝置;16、豎直方向旋轉變壓器-數字轉換器;17、豎直方向驅動器;18、高速數據採集卡;19、 上位機。
具體實施例方式如圖1所示,本發明的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,包括機械單元 1、雷射數據採集單元2、控制驅動與反饋單元3、通信及上位機單元4,其中機械單元1,用於連接雷射數據採集單元2與水平方向電機6和豎直方向電機12, 實現雷射數據採集單元2的水平和豎直方向掃描;水平方向旋轉變壓器8與水平方向電機 6在水平方向電機與水平方向旋轉變壓器連接裝置9的固定下同步運動,豎直方向旋轉變壓器14和豎直方向電機12在豎直方向電機與豎直方向旋轉變壓器連接裝置15的固定下同步運動。雷射數據採集單元2,可實時獲取地物點場景極半徑信息,在水平方向電機6和豎直方向電機12的帶動下,對尾礦壩體全景掃描,將獲得的數據信息通過高速數據採集卡18 傳遞給上位機19 ;控制驅動及反饋單元3,水平方向驅動器11和豎直方向驅動器17分別控制水平方向電機6和豎直方向電機12,帶動雷射數據採集單元2實現水平和豎直維度的勻速掃描,通過水平方向旋轉變壓器8和豎直方向旋轉變壓器14實時獲取各個掃描位置的角度信息,在水平方向旋轉變壓器-數字轉換器10和豎直方向旋轉變壓器-數字轉換器16的整合下分別傳遞給水平方向驅動器11和豎直方向驅動器17,通過高速數據採集卡18傳遞給上位機 19。通信及上位機單元4,高速數據採集卡18將雷射數據採集單元2獲取的場景極半徑信息、水平方向旋轉變壓器8及豎直方向旋轉變壓器14獲得的角度信息實時傳送到上位機19。上位機19對獲取數據進行系統矯正,將各坐標系的數據歸一化到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的基準坐標系下,並將結果以三維點雲的形式顯示出來;對各個標誌點的三維坐標運用智能監測算法,判斷其是否與標準庫的結果一致;若不一致,則啟動相應的應急預案。將各單元相關部件進行裝配,連接好供電與信號線,首先進行整個裝置關鍵部件的開發。為連接上位機19與高速數據採集卡18安裝驅動程序,在高速數據採集卡18的系統頁面下,按照雷射數據採集單元2、水平方向電機驅動器11和豎直方向電機驅動器17各自埠的要求進行設置,有效地建立上位機19與各個傳感器的數據通道。依據雷射數據採集單元2底層控制指令,對雷射數據採集單元2進行開發,上位機軟體以串口控制發送相應命令字的方式實現對雷射數據採集單元2的參數設置與數據接收。依據水平方向電機6、水平方向旋轉變壓器8、豎直方向電機12和豎直方向旋轉變壓器14的參數設置水平方向驅動器和豎直方向驅動器,分別調節其PID參數,使水平方向電機6和豎直方向電機12穩步運行,設置相應程序,使水平方向電機6和豎直方向電機12在上電的同時經過某些位姿的變換恢復到三維雷射掃描動態監測系統裝置基準位置。如圖3所示,本發明裝置的工作流程具體如下1)確認部件供電、信號線路正確連接,裝置上電,控制驅動及反饋單元(3)帶動雷射數據採集單元2運動到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置基準位置,等待通信及上位機單元4的指令;2)通信及上位機單元4初始化設置雷射數據採集單元2的串口相關參數,連接雷射數據採集單元2,設置雷射脈衝的發射頻率;設置控制驅動與反饋單元3的功能參數 控制串口號、掃描範圍、掃描速度,根據工程的要求定時設置當天的掃描次數及掃描時間間隔,設置各個掃描標誌點的位置參數;3)啟動在線監測按鈕,雷射數據採集單元2和控制驅動及反饋單元3實時將數據信息通過高速數據採集卡18傳遞給上位機19做進一步處理;4)解算數據;在監測過程中,上位機軟體對採集的數據信息運用坐標歸一算法處理,即將雷射數據採集單元2坐標系、水平方向旋轉變壓器8坐標系和豎直方向旋轉變壓器14坐標系歸一到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的基準坐標系下。當系統整體裝配完成後,豎直旋轉軸中心線與水平旋轉軸中心線位於同一個平面,通過機械設計尺寸推算得出 ΔΧ = 0、Δζ = 113. 5mm,雷射數據採集單元2光心與水平旋轉軸之間的偏移值Δχ'= 74. 5mm。代入場景空間點在三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置基準坐標系Ob-XbYJb 下的三維坐標通式得rxB = (r + 0.0745) cos a cos / + 0.1135 sin or]yB=(r + 0.0745) sin β zB = -(r + 0.0745) sin or cos / + 0.0113 5 cos a其中,α、β分別為豎直方向旋轉變壓器(14)和水平方向旋轉變壓器(8)的獲取信息;r為場景極半徑信息;將上述經坐標歸一算法處理過的數據進行精簡、降噪處理後予以實時顯示,將掃描結果以三維坐標的形式實時存儲在Excel中,並將各個標誌點的三維坐標存儲在Excel 中;其中,掃描參數因應用區域的遠近不同而不同,在裝置初次使用時,對掃描參數予以精準設定,存儲在上位機19的存儲資料庫中,並將測量的三維點雲資料庫精準模型及標誌點的三維坐標信息存入智能對比模板資料庫。5)計算三維點雲模型及標誌點三維信息是否與標準庫的結果一致,若不一致,則啟動相應的應急預案;6)判斷尾礦壩體掃描是否結束;若掃描結束,裝置停止本次工作,根據上位機軟體關於定時掃描的設置,再次啟動進入第3步,繼續進行監測。
權利要求
1.三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於包括機械單元(1)、雷射數據採集單元O)、控制驅動與反饋單元(3)、通信及上位機單元,其中機械單元(1),用於連接雷射數據採集單元O)與水平方向電機(6)和豎直方向電機 (12),實現雷射數據採集單元(2)的水平和豎直方向掃描;水平方向旋轉變壓器⑶與水平方向電機(6)在水平方向電機與水平方向旋轉變壓器連接裝置(9)的固定下同步運動,豎直方向旋轉變壓器(14)和豎直方向電機(1 在豎直方向電機與豎直方向旋轉變壓器連接裝置(15)的固定下同步運動;雷射數據採集單元O),可實時獲取地物點場景極半徑信息,在水平方向電機(6)和豎直方向電機(1 的帶動下,對尾礦壩體全景掃描,將獲得的數據信息通過高速數據採集卡 (18)傳遞給上位機(19);控制驅動與反饋單元(3),水平方向驅動器(11)和豎直方向驅動器(17)分別控制水平方向電機(6)和豎直方向電機(12),帶動雷射數據採集單元( 實現水平和豎直維度的勻速掃描,通過水平方向旋轉變壓器(8)和豎直方向旋轉變壓器(14)實時獲取各個掃描位置的角度信息,在水平方向旋轉變壓器-數字轉換器(10)和豎直方向旋轉變壓器-數字轉換器(16)的整合下分別傳遞給水平方向驅動器(11)和豎直方向驅動器(17),通過高速數據採集卡(18)傳遞給上位機(19);通信及上位機單元G),高速數據採集卡(18)將雷射數據採集單元( 獲取的場景極半徑信息、水平方向旋轉變壓器(8)及豎直方向旋轉變壓器(14)獲得的角度信息實時傳送到上位機(19),上位機(19)對獲取數據進行系統矯正,將各坐標系的數據運用坐標歸一算法轉換到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的基準坐標系下,並將結果以三維點雲的形式顯示出來;對各個標誌點的三維坐標運用智能監測算法,判斷其是否與標準庫的結果一致;若不一致,則啟動相應的應急預案。
2.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的雷射數據採集單元( 為單點雷射傳感器,該單點雷射傳感器是在自然表面下採樣量程不小於300m,採樣頻率不小於2000,測量精度不小於60mm,具有RS-232/422/485接口的基於脈衝反射時差法的雷射傳感器。
3.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的水平方向電機(6)為功率不小於172.8W,最大空載轉速630r/min,峰值堵轉扭矩不小於2. 2N. m,電流不小於3. 6A,質量小於1. 5Kg的力矩電機。
4.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的豎直方向電機(12)為功率不小於211.2W,最大空載轉速460r/min,峰值堵轉扭矩不小於4. 4N. m,電流不小於4. 4A,質量小於2. 4Kg的力矩電機。
5.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的水平方向旋轉變壓器(8)為轉換率最大為0.5士5%,最大電氣誤差為士 10',適用於-55 +155°C的環境,質量小於0. 06^(g,輸出為正餘弦模擬信號的角度傳感器。
6.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的豎直方向旋轉變壓器(14)為轉換率最大為0.5士5%,最大電氣誤差為士 10',適用於-55 +155°C的環境,質量小於0. 06^(g,輸出為正餘弦模擬信號的角度傳感器。
7.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的水平方向旋轉變壓器-數字轉換器(10)為解析度不小於14位,脈衝數不小於 16384,將水平方向旋轉變壓器(8)獲得的正餘弦模擬信號轉換為A、B、Z相脈衝信號,可用於-40 +85°C環境的角度解碼器。
8.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的豎直方向旋轉變壓器-數字轉換器(16)為解析度不小於14位,脈衝數不小於16384, 將豎直方向旋轉變壓器(14)獲得的正餘弦模擬信號轉換為A、B、Z相脈衝信號,可用於-40 +85°C環境的角度解碼器。
9.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的水平方向驅動器(11)為額定電壓+80V以內,額定電流8A,輸入角度信號為A、B、Z相脈衝信號,具有R232接口的直流電機驅動器。
10.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的豎直方向驅動器(17)為額定電壓+80V以內,額定電流8A,輸入角度信號為A、B、Z相脈衝信號,具有R232接口的直流電機驅動器。
11.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的高速數據採集卡(18)為供電電壓12 48V,輸出為RJ45型網卡接口、支持10兆和100 兆自適應的網絡連接速度,具有至少四個RS-232/422/485接口的數據傳輸裝置。
12.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述的上位機(19)為至少具有網口,系統內存大於2GB,支持Windows XP作業系統的工控機。
13.根據權利要求1所述的三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,其特徵在於所述通信及上位機單元中的控制軟體實現過程如下1)雷射數據採集單元O)與控制驅動及反饋單元C3)初始化系統上電後,水平方向電機(6)和豎直方向電機(12)分別按照水平方向驅動器(11)和豎直方向驅動器(17)的設置運動到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置基準位置,高速數據採集卡(18)自啟動成功;2)通信及上位機單元(4)初始化設置雷射數據採集單元O)的串口相關參數,連接雷射數據採集單元O),設置雷射脈衝的發射頻率;設置控制驅動及反饋單元C3)的功能參數控制串口號、掃描範圍、掃描速度,根據工程的要求定時設置當天的掃描次數及掃描時間間隔,設置各個掃描標誌點的位置參數;3)啟動在線監測按鈕,雷射數據採集單元(2)和控制驅動及反饋單元(3)實時將獲取的場景極半徑信息、水平和豎直方向的角度信息通過高速數據採集卡(18)傳遞給上位機 (19)做進一步處理;4)解算數據;上位機(19)對採集的數據信息運用坐標歸一算法處理,即將雷射數據採集單元(2)坐標系、水平方向旋轉變壓器(8)坐標系和豎直方向旋轉變壓器(14)坐標系歸一到三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置的基準坐標系下。具體過程如圖2所示,建立雷射數據採集單元⑵原點坐標系系統基準坐標系Ob-XJJb以及三個過渡坐標系0Μ-ΧΜΥΜΖΜ、 0H-XHYH4& Ov-XvYvZv,且各坐標系均為笛卡爾右手坐標系。根據坐標系的相關轉換關係,解算出場景空間點在三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置基準坐標系Ob-XbYJb下的三維坐標通式
全文摘要
本發明公開了一種三維雷射掃描尾礦壩體動態監測系統裝置,主要包括機械單元、雷射數據採集單元、控制驅動與反饋單元、通信及上位機單元。該裝置運用雷射數據採集單元獲取尾礦壩體表面的場景極半徑信息,運用控制驅動與反饋單元帶動雷射數據採集單元進行水平和豎直維度的旋轉,對尾礦壩體表面大場景勻速掃描並實時獲取水平和豎直維度的角度信息,運用通信及上位機單元將獲取的距離及角度信息通過高速數據採集卡傳輸給上位機,上位機軟體處理場景極半徑與水平和豎直維度旋轉角度信息恢復場景的真三維圖像,建立理想狀態下的尾礦壩體標準點雲模型,存入資料庫,用作智能監測的對比模板,在裝置動態掃描過程中,利用動態監測算法,通過與模板的對比,對突發災害進行定性和定量估算。便於操作管理人員及時實施啟動相應的應急預案,避免災害進一步擴大。
文檔編號G01C15/00GK102410834SQ201110215579
公開日2012年4月11日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者胡少興 申請人:北京航空航天大學