CN103759706A - 矿山溜井三维测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿山溜井三维测量方法及测量装置，是基于C-ALS钻孔式三维激光扫描系统的测量，设备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俯、仰以及360°水平旋转测量，获得溜井的多组三维数据，然后通过三维立体建模，实现溜井的三维可视化测量。本发明应用C-ALS的特性和配置的固定器，可以保证仪器的平稳下放，从而保证测量结果的准确性。C-ALS可以测量溜井的三维数据，由于为可视化测量，因此无需人下井，保证了人员的安全性，测量方法简单易行，通过固定器及配重保证仪器的稳定可实现溜井类狭窄空间的测量。

Description

矿山溜井三维测量方法及测量装置

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。

本发明的优点在于：1、可以完整的进行溜井三维测量，设备本身为一款三维激光扫描仪，加上配置的固定器，可以保证仪器的平稳下放，从而保证测量结果的准确性。2、利用三维激光扫描仪，可以测量溜井的三维数据，由于为可视化测量，因此人无需下井，这就保证了人员的安全性。3、测量方法简单易行，配以利用三维测量软件（现有技术很多都适用），通过解算可进行分析，分析溜井的破损情况及如何进行溜井维护。4、溜井的测量通过配重及辅绳保证C-ALS完成溜井测量工作，固定器的设计构思巧妙，结构简单，成本低。

附图说明

图1是测量仪固定器结构及定位示意图。

图2是整个溜井测量完模拟出的溜井立体图，共13个站点。

图3、图4是截取的两个剖面的轮廓示意图，其中外围不规则轮廓表示实际测量轮廓，内部规则的圆形表示设计之初的完整轮廓，可见溜井已有磨损。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本实施例首次应用C-ALS钻孔式三维激光扫描系统在溜井中下放测量从而获得溜井的三维数据，实现溜井的三维可视化测量。C-ALS钻孔式三维激光扫描系统（以下简称C-ALS）是一种基于激光的三维空区精密探测系统，通过可旋转并集成有激光测距仪的扫描探头来实现对溜井的探测。C-ALS扫描探头直径仅为50mm，我们应用它这一特点，使得它可以沿钻孔深入到难以接近的空穴、地下空间以及空腔内。扫描探头内置的摄像头上装有LED灯，便于清楚地看见钻孔内部以及测量过程中遇到的各种障碍物，同时能辨识空穴的入口。一旦进入空穴，激光头便向外打开，开始扫描空穴的三维形态及表面反射率。在溜井测量中，C-ALS扫描探头首先作水平360度旋转并收集距离和角度参数，完成某一高度360度圆周内的扫描，然后扫描探头还可以按预先设定的参数自动上仰或降低一定角度进行另两个高度内连续360度的循环扫描。

C-ALS地上部分包括控制仪（包括显示屏），内置测量软件，通过线缆保持与扫描探头数据传输。测量装置除了C-ALS外，还有全站仪以及其他一些辅助设备，包括固定器、辅绳、配重、线缆等等。

基于C-ALS钻孔式三维激光扫描系统完成的溜井测量步骤如下：

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，让探头的发射与接收棱镜（是一个镜子）朝向豁口外。在固定器中心的两侧附加两根辅绳及配重（配重拴在辅绳下方）是必须的，以维持固定器的平衡。

对于溜井三维测量来讲，装入C-ALS扫描探头的固定器和辅助固定器平衡的两根辅绳及配重是必备的，因为它们是在井中保护探头的有效手段，同时也是保证探头正方向的唯一保证。整个设备安装后以及下放过程中，设备的方向（豁口的方向）不能再变化，这是测量的关键。假如不能保证设备方向不变，换句话说就是在测量过程中设备毫无方向感的乱晃，测量结果肯定是错误的。

2）给设备通电，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，如图1所示。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。

在项目测试过程中，全站仪是辅助工具，当然也可以利用普通仪器测量坐标，例如经纬仪，水准仪等，目的只有一个，确定C-ALS两点的坐标及方位角，即A、B两点的。

3）确定坐标及方位角后，在线缆（或配重的辅绳）上标记刻度，便于记下每次下放的距离，刻度的起点为A点（在辅绳上标记刻度时，以辅绳上平行于A点的一点为刻度起点）。

4）系统设定扫描站数及站站之间的间隔距离（即每次下放的距离）：此间隔距离要小于扫描探头俯仰扫描的极限（如：探头俯仰扫描的范围是上、下各40米，则可以取每次下放的距离为10米、20米或30米），然后一站一站的下放测量。

设定扫描步距：扫描步距是指扫描的相邻两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（C-ALS都是这样），水平扫描范围为360度，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，如：设定的扫描站站间隔距离为10米，而扫描极限是探头上、下各40米，则所选取的垂直扫描范围为探头上、下各20米即可以。所以，站站间隔距离、垂直扫描范围、扫描极限三者的关系是：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C-ALS（及配重）平稳下放，设备边下放，摄像头边观察溜井情况，每当下放到一站后，锁死线缆，保证设备高度不变，在摄像头中观察，等待设备稳定。

6）待设备稳定后，打开扫描控制软件执行扫描程序，开始三维扫描。扫描探头360°水平移动加360°竖直方向旋转，记录、上传数据。

7）在地面控制仪上时时观察每一站扫描的画面，并记录每一站的数据，直至完成整个溜井下放过程的各站测量。

8）下放的各站扫描完成后，再将设备上拉，顺序在各站进行上拉过程的重复测量。上拉重复测量的目的在于进行测量误差的校对，如果误差超过允许范围，则重复进行下放和上拉的测量，直至误差在允许值内。

9）待完成整个溜井的下放和上拉两行程测量后，上拉设备至溜井口，回收设备，拆卸配重。

10）在电脑软件中，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，计算各剖面面积，再计算溜井测量的体积；根据截面积以及体积都可以判断溜井的损坏程度。

截取剖面数据的意义在于客户可以根据剖面对溜井进行分析，一般溜井在设计之后存在一个设计剖面，例如一个直径为4米的溜井，在经过数年使用后，由于矿石的摩擦或其他原因导致溜井出现不同情况的破损，本来4米直径的溜井在某一高度刷大至直径15米（这种情况是存在的），我们可以通过这一高度的剖面来分析溜井在这一高度上破损情况到底是怎么样的。间隔几米取一个剖面的是视情况而定的，在软件中可以在任意高度获取剖面。

截取剖面后可以通过软件自身或者CAD都可以直接查看截面面积，截面积的作用在于分析溜井刷大（损坏）了多少，掌握溜井目前使用状况及破损程度。

在本发明中，由于C-ALS扫描探头比较细小，钻孔又比较深，因此制备一套稳定的C-ALS测量装置是必不可少的。通过上述描述可知，本发明所用设备，包括C-ALS、全站仪、固定器、配重、线缆、辅绳等。其中C-ALS、全站仪为市售产品；固定器和辅绳、配重，对于保障溜井测量中C-ALS的安全稳定性是必不可少的。

如图1所示，固定器包括一十字形的固定架1，其中竖向的一根架臂11为一带有长豁口12的钢管，C-ALS的扫描探头朝向豁口外，C-ALS固定在钢管中，C-ALS线缆沿钢管穿出。C-ALS放入钢管后，用卡子2将钢管豁口的两侧夹紧，将C-ALS固定在钢管中。

横向的一根架臂13，为一普通钢管或钢棒。在架臂13的两端，分别焊接一钢环3（只要保证仪器方位不变，不一定需要等距离）。为保证十字架下方时的稳定，设置两根辅绳4，分别穿过两个钢环，绳的下端各拴配重5。在全站仪取点测量时，可以取线缆穿出钢管位置的点为坐标原点（前文所述的A点），取横向架臂上一点作为B点，这一点是顺着竖向架臂豁口方向看，位于豁口右侧的一点。

C-ALS地面设备通过线缆与扫描探头及全站仪连接，测量处理软件是应对C-ALS设计的。

以下是几个具体的测量实施例。

实施例一

1.1施工概况

主溜井的测量深度要求为300米，施工地点为3400，井口覆盖厚铁板，相对完整、安全，不需要架设安全平台，施工方便。

1.2施工方法

在井口覆盖厚铁板上利用电焊切割1100mm×250mm的长方形，切割位置位于井口中心位置。在厚铁板上焊接两个滑轮，滑轮间隔900mm，滑轮焊接的位置能够保证辅绳通过滑轮正常下放至溜井。在长方形正上方焊接配有滑轮的铁架。铁架上的滑轮位置能够保证设备线缆可以通过滑轮下放至溜井。

设备的固定及定向利用固定器来完成，固定器配备带有钢环的架臂。将C-ALS套入固定架中，利用固定架焊接的螺栓使设备固定。辅绳穿过固定架钢环后拴好配重。利用事先焊接好的滑轮，将两条拴好配重的辅绳下放至溜井矿面处（配重的下放需要逐一完成，避免辅绳相互缠绕）。C-ALS本身带有相对坐标及相对方位，为保证其相对方位与实际方位相同，将C-ALS激光发射器方向固定于设备固定器豁口方向。此时利用全站仪测量辅绳至设备连接点的方位为真实的方位。

1.3施工步骤

1）连接C-ALS，设备通电，打开扫描控制软件进行自检测，设备探头开始旋转检测，探头停止时发射与接收棱镜所向位置为设备本身的正东方向。

2）将C-ALS套入设备固定器中，使设备相对的正东方向与固定器豁口方向保持一致。加紧固定器上的螺栓，保证设备固定牢靠。

3）将配重及设备置于溜井井口，线缆及辅绳搭设在事先准备的滑轮上，利用两根短钢筋将设备卡在铁板切割处。

4）逐一下放配重，在下放过程中重量逐渐变大，需要两人完成此操作，保证配重下放平稳，待配重下放至溜井矿面处，固定辅绳。进行另一根辅绳的下放，第二根辅绳的下放要求更加平稳，避免两条辅绳缠绕在一起（辅绳上做有长度标记，下放的距离与测绳所测的距离相同）。

5）利用全站仪测定两点坐标，即设备末端点坐标A及固定架豁口右侧辅绳点坐标B。原点坐标为点A，方位角为点B至点A方位角。

6）测量坐标及计算方位角后，移开卡在厚铁板上的钢筋，打开设备摄像头，边观察溜井情况，边下放设备。第一次下放距离为10米（设备直接利用电缆进行下放，电缆上附有1米刻度，下放过程中专人记录下放距离）。

7）下放距离10米后，锁死电缆，保证在测量过程中设备高度不变，在摄像头中观察，等待设备稳定。

8）在设备控制软件中输入下放的距离10米，扫描步距设定为3度，扫描方式为垂直扫描。点击开始扫描按键，开始三维扫描。

9）在电脑上观察时时显现的扫描数据，一站的测量时间为13分钟，测量的溜井深度为40米（探头所在位置以上20米及探头所在位置以下20米）。

10）待一站扫描结束后，保存数据，电缆继续下放，重复步骤7、8、9直至完成整个溜井的三维测量，测量站点如图3所示，共13个站点。

11）溜井测量完成后，保存数据。重新建立文件，开启软件，设定扫描步距，选择扫描方式，继续扫描。

12）扫描完成后，设备每上拉10米，进行一次重复测量。

13）待完成整个溜井的两次测量后（下放和上拉两次），设备位于距井口10米的井筒中，上拉设备至溜井口，利用钢筋将设备固定于厚铁板上。回收配重，配重的回收需要逐一完成，避免辅绳相互缠绕。

14）整套设备完全回收后，拆卸配重，拆卸设备。主溜井的三维测量完成。

1.3溜井测量数据

1）溜井测量原始云数据,如表1（仅取其中一部分）。

2）溜井测量三维模型，如图2。

3）溜井某两剖面图，如图3、图4。

4）溜井剖面面积表，如表2，标高间隔为5米。

表1：

点号	X	Y	Z	点号	X	Y	Z
								1	11848.78	9898.261	3267.783	322	11850.01	9900.301	3267.857
2	11848.73	9898.276	3267.69	323	11850.02	9900.298	3267.906
								3	11848.73	9898.282	3267.69	324	11850.02	9900.308	3267.857
4	11848.72	9898.288	3267.66	325	11850.04	9900.311	3267.886
								5	11848.73	9898.294	3267.67	326	11850.03	9900.322	3267.827
6	11848.73	9898.299	3267.68	327	11850.04	9900.321	3267.866
								7	11848.73	9898.31	3267.7	328	11850.05	9900.332	3267.837
8	11848.74	9898.322	3267.699	329	11850.06	9900.331	3267.866
								9	11848.75	9898.332	3267.739	330	11850.06	9900.336	3267.857
10	11848.75	9898.344	3267.739	331	11850.07	9900.344	3267.847
								11	11848.75	9898.355	3267.749	332	11850.07	9900.348	3267.847
12	11848.75	9898.368	3267.709	333	11850.09	9900.359	3267.837
								13	11848.75	9898.378	3267.729	334	11850.1	9900.356	3267.886
14	11848.76	9898.384	3267.729	335	11850.09	9900.369	3267.817
								15	11848.76	9898.395	3267.758	336	11850.1	9900.368	3267.847
16	11848.76	9898.401	3267.729	337	11850.11	9900.372	3267.846
								17	11848.76	9898.407	3267.719	338	11850.12	9900.377	3267.856
18	11848.76	9898.413	3267.729	339	11850.12	9900.382	3267.846
								19	11848.77	9898.418	3267.748	340	11850.13	9900.384	3267.856
20	11848.77	9898.423	3267.758	341	11850.13	9900.385	3267.866
								21	11848.77	9898.429	3267.748	342	11850.13	9900.394	3267.827
22	11848.77	9898.436	3267.728	343	11850.14	9900.398	3267.827
								23	11848.78	9898.44	3267.768	344	11850.15	9900.404	3267.827
24	11848.78	9898.445	3267.797	345	11850.15	9900.407	3267.827

表2：

标高（m）	面积（m2）	标高（m）	面积（m2）	标高（m）	面积（m2）
						3375	6.9076	3285	57.8445	3195	83.183
3370	11.9713	3280	55.2409	3190	81.979
						3365	14.8524	3275	55.3598	3180	71.673

3360	20.4723	3270	52.8175	3175	73.677
						3355	35.8309	3265	51.0758	3170	77.434
3350	44.542	3260	51.4863	3165	73.981
						3345	53.5444	3255	58.0271	3160	60.854
3340	60.5601	3250	66.2233	3155	67.522
						3335	58.9372	3245	66.5667	3150	72.433
3330	60.1547	3240	65.6053	3145	83.453
						3325	60.0749	3235	67.5517	3140	90.048
3320	60.3369	3230	60.1177	3135	81.174
						3315	59.908	3225	49.8006	3130	66.794
3310	64.6365	3220	61.1683	3125	63.052
						3305	61.6437	3215	70.6557	3120	68.062
3300	62.8095	3210	70.3633	3115	79.858
						3295	59.6433	3205	80.3673	3110	91.185
3290	57.9317	3200	87.3002	3105	99.951

经过测量可知溜井情况是：除去溜井井壁加固段，实测溜井剖面面积最大处面积为99.95平方米，最大处位置位于标高3105米。实测溜井剖面面积最小处面积为20.472平方米，最小处位置位于标高3360米。实测300米溜井，溜井平均剖面面积为62.385平方米。通过主溜井的三维模型及剖面面积表可观察到主溜井呈现先变大后缩小再变大的变化特征。

经过溜井前后测量体积对比，可知设备下放时测量溜井体积为17527.33立方米，设备上升时测量溜井体积为17478.63立方米。体积误差百分比为0.27%。

实施例二

2.1施工概况

溜井位于露天采场，由于长时间矿石冲击井口破损严重，井口直径10米以上，井口无法搭设安全平台，测量难度大，危险系数较高。

2.2施工准备

施工现场井口附近存在大量矿石，在测量施工前，清理施工现场。准备13米长的槽钢，在槽钢一侧中心焊接三个滑轮，滑轮间距450mm，利用吊车将槽钢搬运至井口附近，将设备线缆及辅绳穿过滑轮，固定好。

2.3施工步骤

1）利用吊车将槽钢搬运至井口中心位置，槽钢两端搭在井口边，在此操作过程中，设备线缆及辅绳的接头固定好，避免掉入溜井中。

2）连接C-ALS，设备通电，打开扫描控制软件进行自检测，设备探头开始旋转检测，探头停止时发射与接收棱镜所向位置为设备本身的正东方向。

3）将C-ALS套入设备固定器中，使设备相对的正东方向与固定器豁口方向保持一致。加紧固定器上的螺栓，保证设备固定牢靠。

4）两条辅绳拴好配重。

5）将两块配重放入溜井中，拉紧辅绳，同时抓紧设备。待配重不剧烈晃动后，利用辅助钩子钩紧设备，拉紧辅绳，同时将设备放入溜井中，动作缓慢，避免配重碰撞设备。

6）逐一下放配重，在下放过程中重量逐渐变大，需要两人完成此操作，保证配重下放平稳，待配重下放至溜井矿面处，固定辅绳。进行另一根辅绳的下放，第二根辅绳的下放要求更加平稳，避免两条辅绳缠绕在一起。

7）利用全站仪测定两点坐标，即设备末端点坐标A及固定架豁口右侧辅绳点坐标B。原点坐标为点A，方位角为点B至点A方位角。

8）待测量坐标后，启动软件，打开摄像头，下放设备线缆，距离10米后，锁死电缆，保证在测量过程中设备高度不变，在摄像头中观察，等待设备稳定。

9）在设备控制软件中输入下放的距离10米，选择扫描步距，步距设定为3度，选择扫描方式，扫描方式为垂直扫描。点击开始扫描按键，开始三维扫描。

10）在电脑上观察时时显现的扫描数据，一站的测量时间为13分钟，测量的溜井深度为40米（探头所在位置以上20米及探头所在位置以下20米）。

11）待一站扫描结束后，保存数据，设备继续下放，直至完成整个溜井的测量。

12）测量结束后，将设备及配重拉至井口，利用辅助钩子将设备钩至井口附近，拆卸设备及配重。施工结束。

2.4溜井测量、建模、剖面计算、体积对比

剖面面积表：

实测溜井剖面面积最大处面积为72.40平方米，最大处位置位于标高3640米。实测溜井剖面面积最小处面积为25.57平方米，最小处位置位于标高3600米。溜井平均剖面面积为39.26平方米。根据溜井三维模型及剖面面积表分析，1#溜井井筒上部分存在破损现象，3635米以上出现刷大，之后突然缩小。

体积对比：设备下放时测量溜井体积为5146.40立方米，设备上升时测量溜井体积为5128.73立方米。体积误差百分比为0.3%。

总结：所测量的三维数据能够为准确掌握主溜井井壁垮塌区现状,制定对主溜井垮塌段进行加固修复提供了重要依据。

Claims (7)

1.一种矿山溜井三维测量方法，其特征在于：基于钻孔式三维激光扫描系统，带有摄像头的扫描探头在溜井中逐步平稳下放，在每一设定的高度区间内通过探头的俯仰及水平旋转测量，获得溜井的多组三维数据，然后通过三维立体建模，实现溜井的三维可视化测量。

2.根据权利要求1所述的矿山溜井三维测量方法，其特征在于：完成的溜井测量具体步骤如下：

1）自由释放扫描探头线缆，让扫描探头自然下垂解绕，待扫描探头停止时，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配重；

2）利用全站仪确定扫描仪设备的坐标及方位角：取两点，第一点是扫描探头线缆穿出固定器管口时，线缆根部位置的一点；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；以第一点为原点，测定另一点至第一点的方位角；两点的坐标及方位角存储于系统中；

3）在线缆上标记刻度，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；设定扫描方式；

5）扫描仪通电，设备平稳下放，通过线缆上标记的刻度，记录下放的距离；

6）每到一站后，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，打开扫描系统执行扫描程序，记录、上传数据；

8）重复6）-7）步，完成整个溜井各站点的测量；

9）根据测量的三维点云数据，进行三维建模，并截取溜井横剖面数据，确定各剖面的形状及面积；

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。

3.根据权利要求2所述的矿山溜井三维测量方法，其特征在于：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数据进行比较，如果同点测量的数据超出允许误差，则重复进行下放和上拉的测量，直至误差小于允许值，择优选择其中一组值。

4.根据权利要求2所述的矿山溜井三维测量方法，其特征在于：

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；

扫描方式，为水平+垂直扫描，扫描探头在水平360度圆周内移动，并且在竖直方向旋转；垂直扫描距离大于每次线缆下放距离且小于扫描极限，即：站站间隔距离＜垂直扫描距离＜扫描极限。

5.一种应用于权利要求1或2后3或4所述的方法的矿山溜井三维测量装置，其特征在于：包括C-ALS钻孔式三维激光扫描仪、固定器、全站仪，C-ALS钻孔式三维激光扫描仪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。

6.根据权利要求5所述的矿山溜井三维测量装置，其特征在于：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。

7.根据权利要求6所述的矿山溜井三维测量装置，其特征在于：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。

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