CN114662336A - 基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法 - Google Patents
基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114662336A CN114662336A CN202210385025.2A CN202210385025A CN114662336A CN 114662336 A CN114662336 A CN 114662336A CN 202210385025 A CN202210385025 A CN 202210385025A CN 114662336 A CN114662336 A CN 114662336A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blasting
- hole
- drilling
- blast
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
- G06T17/05—Geographic models
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法，包括以下步骤，测量人员根据爆破任务，确定扫描区域；建立基准站，规划扫描轨迹，采用三维激光扫描系统大面积高分辨率地快速获取爆破部位三维空间地理位置信息；通过建模软件构建爆破部位三维影像模型；将三维影像模型导入爆破设计软件中进行钻孔设计；将孔位坐标通过电脑终端传输给带有自动定位系统的钻机，然后钻机根据孔位坐标进行自动寻孔钻孔。本发明的有益效果是，基于三维激光雷达扫描技术开展炮孔布置作业，可实现非接触性、精准、高效炮孔布置，一定程度上改善爆破效果，减少爆破大块及根底，降低现场测量人员劳动强度以及野外作业时间。
Description
技术领域
本发明属于工程爆破技术领域，涉及一种基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法。
背景技术
三维激光雷达系统是一种集激光扫描仪、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统以及高分辨率航测相机等技术于一身的光机电一体化集成系统，用于获得激光点云数据并生成精确的数字高程模型同时获取物体数字正射影像信息，三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X、Y、Z点的三维地理坐标信息，还包括R、G、B颜色信息，同时还有物体反色率的信息，并具备高效、实时、动态、高密度、高精度，自动化及非接触性等特性，一般测量手段无法做到。通过对激光点云数据的处理，可得到真实的带有空间地理位置信息的三维影像模型，该技术已在公路、铁路、桥梁及古建筑测量方面已取得广泛应用。
影响露天矿山台阶爆破效果的首要因素就是炮孔布置，布孔精度决定了爆破效果的好坏。目前，大型露天矿山单次爆破方量大，炮孔数量多，使得现场测量人员多及劳动强度大。炮孔布置采用的测量仪器大多以皮尺、RTK、全站仪等为主，这些布孔方式只是对炮孔进行简单的采集放样，造成孔位分布不均匀，布孔精度差，导致爆破后爆破大块与根底较多，爆破效果不佳。本发明提出了一种基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法。
发明内容
本发明的目的目的就是针对现有矿山爆破采用人工现场布孔，存在劳动强度大、作业效率低下、布孔精度不高的不足，提供一种基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法，该方法基于三维激光雷达扫描技术采用无人机载或车载三维激光雷达系统的非接触测量手段快速获取爆破部位三维空间地理位置信息，高效构建爆破部位三维影像模型，通过爆破设计软件完成钻孔设计，可有效解决人工现场布孔劳动强度大、作业效率低下、布孔精度不高、爆破效果差的技术难题。
为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。
一种基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法，包括以下步骤：
S1，确定扫描区域：根据爆破任务，准确确定扫描区域；
S2，采集爆破部位数据：建立基准站，规划扫描轨迹，利用机载或车载三维激光雷达扫描设备获取爆破部位空间位置地理信息与正射图像；
S3，构建爆破部位三维影像模型：通过建模软件构建爆破部位激光点云三维影像模型；
S4，钻孔设计：将三维影像模型导入爆破设计软件中，并根据爆破参数进行钻孔设计，生成孔位坐标信息；
S5，自动钻孔：将所述孔位坐标信息通过终端传输给带有自动定位系统的钻机，钻机根据孔位坐标进行自动寻孔钻孔。
采用前述方案的本发明，通过机载或车载方式搭载三维激光雷达扫描设备，实现非接触式的三维激光雷达扫描测量手段，快速获取爆破部位三维空间地理位置信息，并基于该地理位置信息构建爆破部位三维影像模型，借助爆破设计软件完成钻孔设计，可有效解决人工现场布孔劳动强度大、作业效率低下、布孔精度不高、爆破效果差的技术难题。
优选的，在步骤S1中，确定的扫描区域长度为爆破部位长度的1.2～1.5倍，扫描区域宽度为爆破部位宽度的1.2～1.5倍；确定的扫描区域面积为爆破部位的1.44～2.25倍。通过适当扩大采集区域，可保证爆破部位空间地理位置信息不漏采，避免补采重采影响数据采集效率。
优选的，在步骤S2中，所述机载为采用无人机搭载；所述车载为采用越野车或全地形车辆搭载。以根据实际情况，按综合成本优先原则选用。
优选的，所述三维激光雷达扫描设备、爆破设计软件以及钻机的自动定位系统均采用基准站的坐标系，且三维激光雷达扫描设备的平面精度与高程精度要求在±5cm之间。以有效提高钻孔设计的精准度。
优选的，在步骤S3中，包括在保留爆破部位轮廓的情况下，对点云数据按照步长抽稀因子进行抽稀处理，点云抽稀比例控制在原始点云密度的30%～70%之间。由于三维激光数据具有数据量大，海量性这一特点，为满足现场生产实际需要，通过抽稀处理可有效提升三维建模效率。
优选的，在步骤S4中，将三维影像模型导入爆破设计软件后，通过选定坐标系、绘出爆破部位边界、画出坡顶线与坡底线，以及输入相关爆破参数后，利用爆破设计软件的一键批量化炮孔布置功能，在三维影像模型上一键实现批量化炮孔布置，并生成炮孔布置图；其中，爆破参数包含炮孔直径、孔距、排距、炮孔方位角、炮孔倾角、底板高程、布孔方式。以利用设计软件快速获得炮孔布置图。其中，布孔方式是指炮孔按为单排或多排分布，多排时按方形、矩形或梅花形（三角形）分布等布孔形式。
进一步优选的，在一键实现批量化炮孔布置后，还包括根据实际情况对炮孔进行批量或局部调整，调整完成后，再生成炮孔布置图。以在必要时，将炮孔布置得更加合理，确保爆破质量。
优选的，在步骤S4中，还包括生成炮孔布置图后，生成钻孔设计，钻孔设计结果包含爆破部位、炮孔编号、孔位坐标、孔径、炮孔倾角、底板高程参数。以获得钻机作业的控制参数，方便钻机以此执行。
优选的，在步骤S5中，钻机在钻孔过程中将施工后的炮孔孔距误差控制在±10cm之内。确保炮孔布置精度，确保爆破质量。
本发明的有益效果是，基于三维激光雷达扫描技术开展炮孔布置作业，可实现非接触性、精准、高效炮孔布置，一定程度上改善爆破效果，减少爆破大块及根底，降低现场测量人员劳动强度以及野外作业时间。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
参见图1，一种基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法，包括以下步骤：
S1，确定扫描区域：根据爆破任务，准确确定扫描区域；
S2，采集爆破部位数据：建立基准站，规划扫描轨迹，利用机载或车载三维激光雷达扫描设备获取爆破部位空间位置地理信息与正射图像；
S3，构建爆破部位三维影像模型：通过建模软件构建爆破部位激光点云三维影像模型；
S4，钻孔设计：将三维影像模型导入爆破设计软件中，并根据爆破参数进行钻孔设计，生成孔位坐标信息；
S5，自动钻孔：将所述孔位坐标信息通过终端传输给带有自动定位系统的钻机，钻机根据孔位坐标进行自动寻孔钻孔。
其中，三维激光雷达扫描设备、爆破设计软件以及钻机的自动定位系统均采用基准站的坐标系，且三维激光雷达扫描设备的平面精度与高程精度要求在±5cm之间。
在步骤S1中，确定的扫描区域长度为爆破部位长度的1.2～1.5倍，扫描区域宽度为爆破部位宽度的1.2～1.5倍；确定的扫描区域面积为爆破部位的1.44～2.25倍。
在步骤S2中，所述机载为采用无人机搭载；所述车载为采用越野车或全地形车辆搭载。
在步骤S3中，包括在保留爆破部位轮廓的情况下，对点云数据按照步长抽稀因子进行抽稀处理，点云抽稀比例控制在原始点云密度的30%～70%之间。
在步骤S4中，将三维影像模型导入爆破设计软件后，通过选定坐标系、绘出爆破部位边界、画出坡顶线与坡底线，以及输入相关爆破参数后，利用爆破设计软件的一键批量化炮孔布置功能，在三维影像模型上一键实现批量化炮孔布置，并生成炮孔布置图；其中，爆破参数包含炮孔直径、孔距、排距、炮孔方位角、炮孔倾角、底板高程、布孔方式；必要时，在一键实现批量化炮孔布置后，还包括根据实际情况对炮孔进行批量或局部调整，调整完成后，再生成炮孔布置图。在生成炮孔布置图后，生成钻孔设计，钻孔设计结果包含爆破部位、炮孔编号、孔位坐标、孔径、炮孔倾角、底板高程参数。
其中，钻机在钻孔过程中将施工后的炮孔孔距误差控制在±10cm之内。
下面介绍一具体应用案例，进一步说明应用前述基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法。
结合附图1，某露天某石灰石矿需进行深孔台阶爆破开采，台阶高度12m，孔径165mm，孔网参数为6m×4.5m，孔深12m，超深1.5m，底板高程为+780m，爆破部位长度为120m，宽度为18m，面积为2160m2。根据爆破要求采用无人机机载三维激光雷达扫描设备进行爆破部位空间地理位置信息采集，利用爆破设计软件进行钻孔设计，布孔精度要求±20cm以内。
第一步，测量人员根据爆破任务，规划扫描区域长度144m，宽度为21.6m，扫描区域面积为3110.4m2。
第二步，三维激光雷达扫描设备与钻机均选用2000国家大地坐标系，基准站为固定基准站。
第三步，采用无人机载三维激光雷达扫描系统大面积高分辨率地快速获取爆区表面的空间位置信息与正射图像，三维激光雷达扫描系统平面精度为±3.8cm以内，高程精度为±4.5cm以内。
第四步，通过三维建模软件构建扫描区域激光点云影像模型，建模过程中，为提升三维建模效率，在保留爆破部位的轮廓的情况下，可以适当按照步长抽稀因子对点云数据进行抽稀处理，以减少数据的存储容量及三维建模时间点云抽吸密度控制在原始点云密度的35%。
第五步，将三维影像模型导入可视化的爆破设计软件后，选定爆破部位，在软件中输入相关爆破参数，利用爆破设计软件的一键批量化炮孔布置功能，实现批量化布置炮孔，并根据实际情况实现对炮孔进行批量或局部调整，调整完成后，生成炮孔布置图。其中，爆破参数包含炮孔直径、孔距、排距、方位角、炮孔倾角、底板高程、布孔方式。
第六步，生成炮孔布置图后，利用爆破设计软件的一键导出钻孔设计功能，一键导出钻孔设计，钻孔设计结果包含爆破部位、炮孔编号、孔位坐标、孔径、炮孔倾角、底板高程。
第七步，爆破设计人员通过电脑终端将钻孔设计传输至带有自动定位装置的钻机，钻机根据定位装置指示严格按照钻孔设计进行钻孔施工，其中施工后的炮孔孔距偏差不超过±5cm。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，确定扫描区域：根据爆破任务，准确确定扫描区域；
S2，采集爆破部位数据：建立基准站，规划扫描轨迹，利用机载或车载三维激光雷达扫描设备获取爆破部位空间位置地理信息与正射图像；
S3，构建爆破部位三维影像模型：通过建模软件构建爆破部位激光点云三维影像模型；
S4，钻孔设计：将三维影像模型导入爆破设计软件中，并根据爆破参数进行钻孔设计，生成孔位坐标信息；
S5，自动钻孔：将所述孔位坐标信息通过终端传输给带有自动定位系统的钻机，钻机根据孔位坐标进行自动寻孔钻孔。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，确定的扫描区域长度为爆破部位长度的1.2～1.5倍，扫描区域宽度为爆破部位宽度的1.2～1.5倍。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述机载为采用无人机搭载；所述车载为采用越野车或全地形车辆搭载。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维激光雷达扫描设备、爆破设计软件以及钻机的自动定位系统均采用基准站的坐标系，且三维激光雷达扫描设备的平面精度与高程精度要求在±5cm之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，包括在保留爆破部位轮廓的情况下，对点云数据按照步长抽稀因子进行抽稀处理，点云抽稀比例控制在原始点云密度的30%～70%之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，将三维影像模型导入爆破设计软件后，通过选定坐标系、绘出爆破部位边界、画出坡顶线与坡底线，以及输入相关爆破参数后，利用爆破设计软件的一键批量化炮孔布置功能，在三维影像模型上一键实现批量化炮孔布置，并生成炮孔布置图；其中，爆破参数包含炮孔直径、孔距、排距、炮孔方位角、炮孔倾角、底板高程、布孔方式。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在一键实现批量化炮孔布置后，还包括根据实际情况对炮孔进行批量或局部调整，调整完成后，再生成炮孔布置图。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，还包括生成炮孔布置图后，生成钻孔设计，钻孔设计结果包含爆破部位、炮孔编号、孔位坐标、孔径、炮孔倾角、底板高程参数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S5中，钻机在钻孔过程中将施工后的炮孔孔距误差控制在±10cm之内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210385025.2A CN114662336A (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210385025.2A CN114662336A (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114662336A true CN114662336A (zh) | 2022-06-24 |
Family
ID=82035421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210385025.2A Pending CN114662336A (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114662336A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115121078A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-30 | 宁夏赛马水泥有限公司 | 一种露天矿穿孔爆破降尘的方法 |
| CN115879277A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-31 | 北京奥信化工科技发展有限责任公司 | 计算机软件非电雷管连线自动识别技术 |
-
2022
- 2022-04-13 CN CN202210385025.2A patent/CN114662336A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115121078A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-30 | 宁夏赛马水泥有限公司 | 一种露天矿穿孔爆破降尘的方法 |
| CN115879277A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-31 | 北京奥信化工科技发展有限责任公司 | 计算机软件非电雷管连线自动识别技术 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111724477A (zh) | 一种多源数据融合构建多层次三维地形模型方法 | |
| CN107402001B (zh) | 基于3d扫描的超高层建筑施工偏差数字化检验系统及方法 | |
| CN102506824B (zh) | 一种城市低空无人机系统生成数字正射影像图的方法 | |
| CN114662336A (zh) | 基于三维激光扫描技术的露天矿山台阶爆破智能布孔方法 | |
| CN104075691B (zh) | 地面激光扫描仪测量地形的方法 | |
| CN109143257A (zh) | 无人机机载雷达矿山开采土地变化监测系统及方法 | |
| CN112282847B (zh) | 一种煤矿井下巷道形变监测方法 | |
| CN104792261B (zh) | 地下洞室三维空间精细测量系统 | |
| CN111006646B (zh) | 基于无人机倾斜摄影测量技术实现施工进度监测的方法 | |
| CN104180793A (zh) | 一种用于数字城市建设的移动空间信息获取装置和方法 | |
| CN205691120U (zh) | 一种无人机搭载全站仪的地形图测绘装置 | |
| CN102074047A (zh) | 一种高精细城市三维建模方法 | |
| CN111951398A (zh) | 基于无人机倾斜影像技术的智能放样施工方法 | |
| CN105867404A (zh) | 一种无人机测量土石方的设备及方法 | |
| JP6910511B2 (ja) | レーザ計測方法、レーザ計測用標識、及び座標算出プログラム | |
| CN111899332A (zh) | 一种基于倾斜摄影测量技术的架空输电线路三维设计方法 | |
| CN109556569A (zh) | 地形图测绘方法及装置 | |
| CN103969657A (zh) | 一种基于地基激光雷达的地籍测量方法 | |
| CN115098934A (zh) | 一种基于gis+bim的水泥搅拌桩管理系统及其施工方法 | |
| CN114898053A (zh) | 基于三维空间影像技术的碎裂松动岩体发育范围圈定方法 | |
| CN116883604A (zh) | 一种基于天、空、地影像的三维建模技术方法 | |
| CN114943890A (zh) | 采用无人机载激光点云的变电站场地平整识别方法 | |
| KR102262120B1 (ko) | 드론 경로 제공 방법 | |
| CN111928824A (zh) | 一种结合激光雷达和倾斜摄影的工程勘察方法 | |
| CN116129064A (zh) | 电子地图生成方法、装置、设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |