井下顶板冒顶空间体积测量仪的制作方法

本发明属于煤矿井下支护，具体涉及一种井下顶板冒顶空间体积测量仪。

背景技术：

1、火灾、水灾、顶板事故、瓦斯事故和煤尘事故是煤矿的五大灾害。在煤矿井下进行煤炭生产、巷道维修、巷道掘进等过程中，容易发生顶板意外冒落的情况，从而造成人员伤亡、设备损坏甚至生产中止的结果，这就是顶板事故。根据近几年的安全生产事故数据可以知道煤矿安全生产事故之中顶板事故发生次数最多，累计造成死亡人数最多。一旦井下发生顶板事故就需要及时进行一定的支护工作。由于井下顶板冒落时的不确定性，岩石破碎的不规则性以及井下的复杂环境地面常规的三维测量仪很难在井下正常工作导致进行支护工作时无法对冒顶空间体积进行快速精确的测量。支护工作所需材料不能精确估测，支护工作不能及时完成影响井下人员的安全和生产效率。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有支护措施的不足之处，提供一种结构简单、操作简单、便携式的井下顶板冒顶空间体积测量仪。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：井下顶板冒顶空间体积测量仪，包括盒体，盒体内设有可充电电池、微型三维激光扫描仪、微型照相机和信息处理器，微型三维激光扫描仪的发射器和接收器凸出盒体前侧，盒体前侧设有用于装配微型照相机的摄像头的安装孔，盒体前侧设有显示屏，可充电电池为微型三维激光扫描仪、微型照相机和信息处理器供电，信息处理器分别通过信号线缆与微型三维激光扫描仪、微型照相机和显示屏连接。

3、微型三维激光扫描仪发射激光扫描顶板冒落空间并收集处理三维点云数据，微型照相机收集顶板冒落空间的图像信息，微型三维激光扫描仪和微型照相机将各自采集的数据传输给信息处理器，信息处理器以微型三维激光扫描仪所得巷道点位空间信息建立三维空间模型，再通过图像识别技术对顶板存在的裂隙进行识别并且将裂隙存在的方位在空间模型上进行对比并结合，将所得结果传递给显示屏，显示屏把处理好的冒落空间三维模型和体积数据显示出来；工作人员根据显示器显示的信息进行选择支护方案以及具体支护用料数量和重点支护位置。

4、微型三维激光扫描仪以自身为坐标原点，建立空间坐标系，微型三维激光扫描仪发射激光完全覆盖巷道顶板，通过记录发射激光和接受激光反射的时差，根据光的传播速度和激光发射角度确定每个激光点位的空间坐标信息并且对获得的点云数据信息进行降噪处理去除错误点位信息。

5、盒体后侧可拆卸设有盖体，盖体后侧面设有手指连接组件。

6、手指连接组件包括沿左右方向均匀设有四个扁平连接环，四个扁平连接环内穿设有一根连接带，连接带后侧面固定设有三个手指套，每个手指套均位于两个扁平连接环之间，左侧的两个手指套的后侧之间通过左加强带连接，连接带左侧部在最左侧的扁平连接环处向后并向右折弯后通过左尼龙粘扣结构与左加强带固定连接，右侧的两个手指套的后侧之间通过右加强带连接，连接带右侧部在最右侧的扁平连接环处向后并向左折弯后通过右尼龙粘扣结构与右加强带固定连接。

7、采用上述技术方案，本发明具有以下技术效果：本发明基于3dslam移动扫描技术可以在无gps服务下进行高精度测量，利用三维激光扫描的方式，对岩石冒落空间进行整体扫描并结合图像识别技术对顶板存在的裂隙进行检查，将扫描结果与初始巷道数据进行对比，井下工作人员可以通过显示屏可以快速读取冒落空间体积和确定重点支护位置。为支护方案设计提供重要依据，减少了井下支护所用时间，对井下冒顶支护，高效生产有重要意义。

8、四个扁平连接环与盖体后侧面固定连接，盖体与盒体扣合。在佩戴本发明的测量仪时，测量仪本体后侧面可以与手背接触，将食指。中指和无名指三个手指伸入到三个手指套内，然后将连接带左侧部拉紧与左加强带通过左尼龙粘扣结构固定连接，将连接带右侧部拉紧与右加强带通过右尼龙粘扣结构固定连接，这样就将测量仪本体与手部连接为一体，腾出手掌部，手掌部可做相应的动作，更加方便。

9、设置四个扁平连接环，确保连接带与盖体之间的连接强度，连接带左右侧部均折弯拉紧固定，适合不同手指粗细的人使用，确保手指套与手指连接的稳定性和可靠性。采用尼龙粘扣结构，固定牢靠且方便拆卸。

10、本发明采用收集顶板冒落空间的三维点云数据和顶板图像信息，通过建立拟合顶板冒落空间三维模型与原巷道形态对比进行冒顶体积测量计算。本发明具有结构简单，操作方便、技术灵活可靠的优点，为井下顶板冒顶支护方式的决定提供数据支持，大大提高了井下顶板冒落空间支护的效率，为井下生产工作的安全高效提供切实的保障。

技术特征：

1.井下顶板冒顶空间体积测量仪，其特征在于：包括盒体，盒体内设有可充电电池、微型三维激光扫描仪、微型照相机和信息处理器，微型三维激光扫描仪的发射器和接收器凸出盒体前侧，盒体前侧设有用于装配微型照相机的摄像头的安装孔，盒体前侧设有显示屏，可充电电池为微型三维激光扫描仪、微型照相机和信息处理器供电，信息处理器分别通过信号线缆与微型三维激光扫描仪、微型照相机和显示屏连接。

2.根据权利要求1所述的井下顶板冒顶空间体积测量仪，其特征在于：微型三维激光扫描仪发射激光扫描顶板冒落空间并收集处理三维点云数据，微型照相机收集顶板冒落空间的图像信息，微型三维激光扫描仪和微型照相机将各自采集的数据传输给信息处理器，信息处理器以微型三维激光扫描仪所得巷道点位空间信息建立三维空间模型，再通过图像识别技术对顶板存在的裂隙进行识别并且将裂隙存在的方位在空间模型上进行对比并结合，将所得结果传递给显示屏，显示屏把处理好的冒落空间三维模型和体积数据显示出来；工作人员根据显示器显示的信息进行选择支护方案以及具体支护用料数量和重点支护位置。

3.根据权利要求1或2所述的井下顶板冒顶空间体积测量仪，其特征在于：微型三维激光扫描仪以自身为坐标原点，建立空间坐标系，微型三维激光扫描仪发射激光完全覆盖巷道顶板，通过记录发射激光和接受激光反射的时差，根据光的传播速度和激光发射角度确定每个激光点位的空间坐标信息并且对获得的点云数据信息进行降噪处理去除错误点位信息。

4.根据权利要求3所述的井下顶板冒顶空间体积测量仪，其特征在于：盒体后侧可拆卸设有盖体，盖体后侧面设有手指连接组件。

5.根据权利要求4所述的井下顶板冒顶空间体积测量仪，其特征在于：手指连接组件包括沿左右方向均匀设有四个扁平连接环，四个扁平连接环内穿设有一根连接带，连接带后侧面固定设有三个手指套，每个手指套均位于两个扁平连接环之间，左侧的两个手指套的后侧之间通过左加强带连接，连接带左侧部在最左侧的扁平连接环处向后并向右折弯后通过左尼龙粘扣结构与左加强带固定连接，右侧的两个手指套的后侧之间通过右加强带连接，连接带右侧部在最右侧的扁平连接环处向后并向左折弯后通过右尼龙粘扣结构与右加强带固定连接。

技术总结
井下顶板冒顶空间体积测量仪，包括盒体，盒体内设有可充电电池、微型三维激光扫描仪、微型照相机和信息处理器，微型三维激光扫描仪的发射器和接收器凸出盒体前侧，盒体前侧设有用于装配微型照相机的摄像头的安装孔，盒体前侧设有显示屏，信息处理器分别通过信号线缆与微型三维激光扫描仪、微型照相机和显示屏连接。本发明采用收集顶板冒落空间的三维点云数据和顶板图像信息，通过建立拟合顶板冒落空间三维模型与原巷道形态对比进行冒顶体积测量计算。本发明具有结构简单，操作方便、技术灵活可靠的优点，为井下顶板冒顶支护方式的决定提供数据支持，大大提高了井下顶板冒落空间支护的效率，为井下生产工作的安全高效提供切实的保障。

技术研发人员：王元民,刘澳龙,由松江,南华
受保护的技术使用者：嵩县山金矿业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6