CN113503833A - 一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法及系统 - Google Patents

一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法及系统。方法包括:S1、在爆破孔内远离爆破孔上口处的位置设有光源;S2、建立直角坐标系,以爆破孔的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x‑y平面为水平面;S3、建立一与x‑y平面平行的第一平面和第二平面;S4、分别测量光源在第一平面上的第一光斑投影的第一光斑坐标,以及光源在第二平面上的第二光斑投影的第二光斑坐标;S5、按照以下公式计算爆破孔与x‑z平面的倾斜角度α和爆破孔与y‑z平面的倾斜角度β。本发明便于实现智能化测量,且测量数据可靠、操作简便。

Description

一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法及系统
技术领域
本发明涉及爆破技术领域,更具体地说,特别涉及一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法及系统。
背景技术
随着现代社会的发展,人类对矿产资源的需求越来越大,对家园的美丽建设活动越来越多。不论是矿山爆破、拆除爆破、隧道开挖等需要利用炸药进行化学爆破的工程中,还是需要利用气体、液压等进行物理爆破的工程中,在施工作业时,钻孔作业占很大比重,钻孔产生的爆破孔是否符合设计标准,其质量好坏直接影响爆破效果,进而影响整个工程质量。测量出的爆破孔角度,是评价爆破孔好坏的重要指标。为了测量出爆破孔的角度,目前一般采用木制等杆状物深入孔内,再利用角度尺、卷尺等测量爆破孔的角度,不仅操作复杂,人为因素影响测量误差较大,而且在操作过程中需要接触孔壁等,造成设备安放不到位,进而造成测量结果不正确。
现有技术中也有采用光源投影的方式进行测量,但是存在以下缺点:1、只能针对深度较浅且孔径大的爆破孔,然而对于深度较深(一般在12-18米之间)和孔径较小(70mm-140mm)的无法进行测量;2、光源的要求较高,需要采用准直光源才能满足需求;2、操作不便,需要采用其他工具支撑(例如观察仪)进行测量,导致误差增加。为此,有必要开发一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法及系统,以克服现有技术所存在的缺陷。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法,包括以下步骤:
S1、在爆破孔内远离爆破孔上口处的位置设有光源;
S2、建立直角坐标系,以爆破孔的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面;
S3、建立一与x-y平面平行的第一平面和第二平面;
S4、分别测量光源在第一平面上的第一光斑投影的第一光斑坐标,以及光源在第二平面上的第二光斑投影的第二光斑坐标;
S5、按照以下公式计算爆破孔与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β:
Figure BDA0003102681010000021
其中,Z0为第一平面的Z轴坐标,Zk为第二平面的Z轴坐标,x01为第一光斑投影在x轴方向的最大x坐标数值,x02为第一光斑投影在x轴方向的最小x坐标数值,y01为第一光斑投影在y轴方向的最大y坐标数值,y02为第一光斑投影在y轴方向的最小y坐标数值,xk1为第二光斑投影在xk轴方向的最大x坐标数值,xk2为第二光斑投影在xk轴方向的最小x坐标数值,yk1为第二光斑投影在yk轴方向的最大y坐标数值,yk2为第二光斑投影在yk轴方向的最小y坐标数值。
进一步地,设置多个与x-y平面平行的第n平面,然后执行步骤S1-S5求解任意两个平面上的光斑关系,并对所有计算的结果进行加权平均。
本发明还提供一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法,包括以下步骤:
S1、在爆破孔内远离爆破孔上口处的位置设有光源;
S2、建立直角坐标系,以爆破孔的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面;
S3、建立一与x-y平面平行的第一平面,并测量爆破孔的直径d;
S4、分别测量光源在第一平面上的第一光斑投影的第一光斑坐标;
S5、按照以下公式计算爆破孔与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β:
Figure BDA0003102681010000022
其中,x01为第一光斑投影在x轴方向的最大x坐标数值,x02为第一光斑投影在x轴方向的最小x坐标数值,y01为第一光斑投影在y轴方向的最大y坐标数值,y02为第一光斑投影在y轴方向的最小y坐标数值。
本发明还提供一种用于实现上述的基于光斑投影的爆破孔角度测量方法的系统,包括:
光源,其设置在爆破孔内远离爆破孔上口处的位置;
直角坐标系模块,用于建立直角坐标系,以爆破孔的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面;
平面设立模块,用于建立一与x-y平面平行的第一平面和第二平面或用于建立一与x-y平面平行的第一平面;
坐标测量模块,用于分别测量光源在第一平面上的第一光斑投影的第一光斑坐标,以及光源在第二平面上的第二光斑投影的第二光斑坐标;
计算模块,用于计算爆破孔与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明便于实现智能化测量,且测量数据可靠、操作简便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1、2的位置关系示意图。
图2是本发明实施例1、2的第一平面的第一光斑投影示意图。
图3是本发明实施例1的第二平面的第二光斑投影示意图。
图4是本发明实施例1的y-z平面光斑投影示意图。
图5是本发明实施例1的x-z平面光斑投影示意图。
图6是本发明实施例2的x-z平面光斑投影示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
参阅图1和图2所示,本实施例公开了一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法,包括以下步骤:
步骤S1、在爆破孔1内远离爆破孔1上口处的位置设有光源2,光源2可以是准直光源,也可以是点光源,若为准直光源则应保持光线与爆破孔方向一致,若为点光源,可以用LED或者点燃镁条等投入爆破孔中,可以回收,也可以不回收,操作方便。本实施例无需采用投影模块,可以使用光斑直接照射到采集模块上即可。
步骤S2、建立直角坐标系,以爆破孔1的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面。
步骤S3、建立一与x-y平面平行的第一平面3和第二平面5,第一平面3和第二平面5可以为任意平行于x-y平面的平面,本实施例中为了简化计算,将第一平面3与x-y平面重合,第二平面5设在第一平面3的上方。
在实际使用时,第一平面3可以为面阵CCD,或十字交叉的线性CCD等感光元件构成的平面,第二平面5是通过调整CCD等感光元件的高度,或者利用两组CCD等感光元件用分光方法产生,CCD等感光元件所在平面平行于设备基准面,设备基准面可以通过调平的方法平行于水平面x-y平面。
步骤S4、分别测量光源2在第一平面3上的第一光斑投影4的第一光斑坐标,以及光源2在第二平面5上的第二光斑投影6的第二光斑坐标。
在实际使用时,CCD等感光元件在感受到光斑明暗后,通过CCD等感光元件便可知晓光斑位置,也就是光斑的位置坐标。
步骤S5、计算爆破孔1与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β。
如图4可以得出:
Figure BDA0003102681010000041
如图5可以得出:
Figure BDA0003102681010000042
进一步由上述公式可以得出:
Figure BDA0003102681010000043
其中,Z0为第一平面3的Z轴坐标,Zk为第二平面5的Z轴坐标,x01为第一光斑投影4在x轴方向的最大x坐标数值,x02为第一光斑投影4在x轴方向的最小x坐标数值,y01为第一光斑投影4在y轴方向的最大y坐标数值,y02为第一光斑投影4在y轴方向的最小y坐标数值,xk1为第二光斑投影6在xk轴方向的最大x坐标数值,xk2为第二光斑投影6在xk轴方向的最小x坐标数值,yk1为第二光斑投影6在yk轴方向的最大y坐标数值,yk2为第二光斑投影6在yk轴方向的最小y坐标数值。
为了增加测量的精度,设置多个与x-y平面平行的第n平面,然后执行步骤S1-S5求解任意两个平面上的光斑关系,并对所有计算的结果进行加权平均。
实施例二
本实施例还提供一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法,其主要区别在于不在设立第二平面5,而新增测量爆破孔直径d,具体包括以下步骤:
步骤S1、在爆破孔1内远离爆破孔1上口处的位置设有光源2,光源2可以是准直光源,也可以是点光源,若为准直光源则应保持光线与爆破孔方向一致,若为点光源,可以用LED或者点燃镁条等投入爆破孔中,可以回收,也可以不回收,操作方便。本实施例无需采用投影模块,可以使用光斑直接照射到采集模块上即可。
步骤S2、建立直角坐标系,以爆破孔1的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面。
步骤S3、建立一与x-y平面平行的第一平面3,并测量爆破孔1的直径d。
步骤S4、分别测量光源2在第一平面3上的第一光斑投影4的第一光斑坐标。
步骤S5、公式计算爆破孔1与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β:
如图6可以得出:
Figure BDA0003102681010000051
同理:
Figure BDA0003102681010000052
进一步由上式可得:
Figure BDA0003102681010000053
其中,x01为第一光斑投影4在x轴方向的最大x坐标数值,x02为第一光斑投影4在x轴方向的最小x坐标数值,y01为第一光斑投影4在y轴方向的最大y坐标数值,y02为第一光斑投影4在y轴方向的最小y坐标数值。
实施例三
本实施例还提供一种用于实现实施例一或实施例二的测量方法的系统,包括光源2,其设置在爆破孔1内远离爆破孔1上口处的位置;直角坐标系模块,用于建立直角坐标系,以爆破孔1的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面;平面设立模块,用于建立一与x-y平面平行的第一平面3和第二平面5或用于建立一与x-y平面平行的第一平面3;坐标测量模块,用于分别测量光源2在第一平面3上的第一光斑投影4的第一光斑坐标,以及光源2在第二平面5上的第二光斑投影6的第二光斑坐标;计算模块,用于分别根据实施例一或实施例二中的公式计算爆破孔1与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β。
本发明主要针对设计爆破台阶高度为H=10~15m,孔径一般70mm~140mm,爆破孔深度一般在12~18米之间,通常15米左右;基于这种比较大的孔深与孔径比的特点,产生的光斑质量较好,光斑的明暗分界清晰。同时本发明对光源无要求,可以为准直光源或点光源,并且无需投影模块和其他额外的测量工具。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改,只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围,都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在爆破孔内远离爆破孔上口处的位置设有光源;
S2、建立直角坐标系,以爆破孔的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面;
S3、建立一与x-y平面平行的第一平面和第二平面;
S4、分别测量光源在第一平面上的第一光斑投影的第一光斑坐标,以及光源在第二平面上的第二光斑投影的第二光斑坐标;
S5、按照以下公式计算爆破孔与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β:
Figure FDA0003102679000000011
Figure FDA0003102679000000012
其中,Z0为第一平面的Z轴坐标,Zk为第二平面的Z轴坐标,x01为第一光斑投影在x轴方向的最大x坐标数值,x02为第一光斑投影在x轴方向的最小x坐标数值,y01为第一光斑投影在y轴方向的最大y坐标数值,y02为第一光斑投影在y轴方向的最小y坐标数值,xk1为第二光斑投影在xk轴方向的最大x坐标数值,xk2为第二光斑投影在xk轴方向的最小x坐标数值,yk1为第二光斑投影在yk轴方向的最大y坐标数值,yk2为第二光斑投影在yk轴方向的最小y坐标数值。
2.根据权利要求1所述的基于光斑投影的爆破孔角度测量方法,其特征在于,设置多个与x-y平面平行的第n平面,然后执行步骤S1-S5求解任意两个平面上的光斑关系,并对所有计算的结果进行加权平均。
3.一种基于光斑投影的爆破孔角度测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在爆破孔内远离爆破孔上口处的位置设有光源;
S2、建立直角坐标系,以爆破孔的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面;
S3、建立一与x-y平面平行的第一平面,并测量爆破孔的直径d;
S4、分别测量光源在第一平面上的第一光斑投影的第一光斑坐标,以及光源在第二平面上的第二光斑投影的第二光斑坐标;
S5、按照以下公式计算爆破孔与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β:
Figure FDA0003102679000000021
Figure FDA0003102679000000022
其中,x01为第一光斑投影在x轴方向的最大x坐标数值,x02为第一光斑投影在x轴方向的最小x坐标数值,y01为第一光斑投影在y轴方向的最大y坐标数值,y02为第一光斑投影在y轴方向的最小y坐标数值。
4.一种用于实现权利要求1-3任意一项所述的基于光斑投影的爆破孔角度测量方法的系统,其特征在于,包括:
光源,其设置在爆破孔内远离爆破孔上口处的位置;
直角坐标系模块,用于建立直角坐标系,以爆破孔的设计位置点为坐标原点,以炮眼排孔方向为x轴,排孔法线方向为y轴,重力线方向为z轴,则x轴与y轴形成的x-y平面为水平面;
平面设立模块,用于建立一与x-y平面平行的第一平面和第二平面或用于建立一与x-y平面平行的第一平面;
坐标测量模块,用于分别测量光源在第一平面上的第一光斑投影的第一光斑坐标;
计算模块,用于计算爆破孔与x-z平面的倾斜角度α和爆破孔与y-z平面的倾斜角度β。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115355835A (zh) * 2022-10-19 2022-11-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 轴承内外径测量装置及其测量方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5640241A (en) * 1994-02-23 1997-06-17 Kabushikikaisha Wacom Light spot position measuring method of detecting one-dimensional position by two-dimensional sensor
CN101000240A (zh) * 2006-01-12 2007-07-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种对运动光目标的测角探头
CN106403740A (zh) * 2016-11-25 2017-02-15 葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司 精确控制结构面开挖倾斜向下光面爆破孔方向的方法
CN107270818A (zh) * 2017-06-05 2017-10-20 南京大学 一种利用监测ccd实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法
CN110295848A (zh) * 2019-07-11 2019-10-01 湖北省水利水电规划勘测设计院 一种爆破孔孔底找平钻孔方法
CN213238641U (zh) * 2020-09-03 2021-05-18 中铁二局集团有限公司 一种隧道爆破炮孔角度控制装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5640241A (en) * 1994-02-23 1997-06-17 Kabushikikaisha Wacom Light spot position measuring method of detecting one-dimensional position by two-dimensional sensor
CN101000240A (zh) * 2006-01-12 2007-07-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种对运动光目标的测角探头
CN106403740A (zh) * 2016-11-25 2017-02-15 葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司 精确控制结构面开挖倾斜向下光面爆破孔方向的方法
CN107270818A (zh) * 2017-06-05 2017-10-20 南京大学 一种利用监测ccd实时测定激光探头与被照射面间距离和角度的方法
CN110295848A (zh) * 2019-07-11 2019-10-01 湖北省水利水电规划勘测设计院 一种爆破孔孔底找平钻孔方法
CN213238641U (zh) * 2020-09-03 2021-05-18 中铁二局集团有限公司 一种隧道爆破炮孔角度控制装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115355835A (zh) * 2022-10-19 2022-11-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 轴承内外径测量装置及其测量方法

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