综采工作面三维激光扫描建模关键技术研究

摘要：

根据综采工作面三维激光扫描模型中煤壁与顶板交线信息,采煤机可自动调整滚筒截割高度,实现煤炭精准开采.现有技术实现了基于工作面激光点云的割煤顶板线自动提取,但提取结果不能直接应用于数字化自主割煤.针对该问题,提出了综采工作面三维激光扫描建模总体方案,并对煤壁与顶板交线提取、标靶球检测、点云拼接及坐标转换等关键技术进行了研究,实现了三维地质坐标系下煤壁与顶板交线信息的近实时获取,该信息可直接发送给采煤机滚筒,为采煤机下一刀截割提供数据参考.通过巡检机器人完成工作面扫描,获取巡检点云;基于煤壁与顶板交线的曲率特性,采用弦法向量法对煤壁与顶板交线进行粗提取;引入数据点法向量与邻域点法向量的夹角信息,通过阈值排除明显的非煤壁与顶板交线点.由于巡检点云与提取的交线信息均位于局部坐标系,通过定位标靶球检测和配准,完成机头点云、机尾点云与巡检点云的拼接,得到工作面联合点云.根据定位标靶球的三维地质坐标与局部坐标,得到坐标间的转换关系,通过坐标转换将联合点云转换到三维地质坐标系下,从而得到三维地质坐标系下的煤壁与顶板交线信息.井下工业性试验结果表明,采用综采工作面三维激光扫描技术提取煤壁与顶板交线的误差在10 cm以内,所有采样点中误差小于4 cm的采样点占比为50％,误差小于8 cm的采样点占比为96.67％.

关键词：智能开采、透明工作面、自适应采煤、三维激光扫描、交线提取、标靶球检测、点云拼接

所属期刊栏目：48

分类号：TD421(矿山机械)

资助基金：北京天玛智控科技股份有限公司科研项目;天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目

在线出版日期：2022-11-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：82-87