新疆阿舍勒铜矿三维激光扫描仪验证实验

马焱

（新疆哈巴河阿舍勒铜业股份有限公司 哈巴河 836700）

1 引言

矿用三维激光扫描测量系统凭借小型化扫描主机、无线传输系统、高防护系统、多站拼接技术、专业化三维设计软件以及专业化的附件，可为矿山提供快速、高精度的非接触式三维空间快速测量解决方案，在空区三维形态扫描、溜井形态获取与治理、爆破效果评价、出矿量评估复核、井巷工程验收、矿山三维高精度建模等应用中具有突出优势。

2 矿用三维激光扫描测量系统扫描原理

矿用三维激光扫描测量系统的基本原理是通过发射激光脉冲到被测物表面，再检测激光脉冲反射回仪器所经过的时间差来计算距离S，同时通过内置精密编码器同步测量每个激光脉冲对应的横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ，如图1所示，x轴在横向扫描面内，y轴在横向扫描面内与z轴垂直，z轴与横向扫描面垂直，可得任意P点坐标的计算公式：

图1 计算原理

3 三维激光扫描仪验证实验

3.1 实验目的

（1）验证三维激光扫描仪扫描数据是否可真实反应采场三维形态；

（2）验证三维激光扫描仪扫描形成的三维实体模型是否可以无缝导入到Surpac软件；

（3）验证三维激光扫描仪形成的三维实体模型是否可用于采场超采欠采分析。

3.2 实验仪器

实验采用BLSS-PE矿用三维激光扫描测量系统，包含扫描主机、电源箱、BLSS-PE测量系统软件、输送系统、三角架适配器。脉冲式测量方式，测量距离500m（90%反射率目标）、200m（20%反射率目标），径向测量范围 330°，轴向测量范围360°，扫描时间(1×1°)4分48秒 ，扫描点云140000点/次 ，距离分辨率1cm，距离精度±2cm，角度精度0.001°，角度分辨率0.0009°，最小角度步进0.0009°。

3.3 实验过程

在阿舍勒铜矿井下调研，并选择350中段1903采场、350中段4#E采场进行扫描。在现场2人进行设备组装，之后开展现场扫描。350中段1903采场扫描由于通视条件好，一次完成整个采场扫描，扫描耗时9分36秒；350中段4#E采场由于现场遮挡严重，进行了2次拼接扫描，耗时19分12秒。

3.4 扫描结果及效果展示

（1）350中段1903采场经过一次扫描，快速获取了采场数据，扫描结果及数据处理（坐标赋值、实体封闭），结果见图2。

（2）350中段4#E采场经过两次扫描，快速获取了采场数据，扫描结果及数据处理结果见图3、4、5、6、7。

4 结束语

根据现场实际扫描数据及后续数据处理结果得出以下结论：

图2 350中段1903采场扫描结果

图3 350中段1903采场三维实体模型与设计采场进行复合（上盘超采严重，边帮超采严重）

图4 350中段4#E采场上盘扫描（第一次）

图5 350中段4#E采场下盘扫描结果（第二次）

图6 350中段4#E采场扫描点云拼接结果

图7 350中段4#E采场三维实体模型与设计采场进行复合

（1）阿舍勒三维激光扫描仪可快速完整的扫描采场三维形态；

（2）扫描点云形成的三维实体模型未采用剖切建模方式，通过Geomagic软件形成的三维实体模型可无缝导入Surpac软件；

（3）扫描形成的数据可与采场中段平面图进行绝对坐标复合；

（4）扫描形成的三维实体模型可与采场设计三维实体模型进行复合对比分析采场超采欠采情况，为后续二步骤回采及爆破设计优化提供直观可靠数据。