[发明专利]一种露天深孔台阶爆破爆堆表面岩块的三维模拟方法

权利要求书

1.一种露天深孔台阶爆破爆堆表面岩块的三维模拟方法，其特征在于，包括：

步骤S1、爆堆岩块形态与爆堆三维形态的确定；

步骤S2、爆堆表面局部区域划分与块度统计：

对爆堆表面进行区域划分，并对每个区域建立对应的块度分布曲线；按以下方法和步骤进行区域划分和区域块度统计，形成局部块度分布曲线；

步骤1：首先以梯形爆堆的6个表面进行区域划分，然后根据大块在爆堆顶面和坡面的位置及数量进一步划分局部区域；

步骤2：局部区域划分方法：

A1、对获取的图像进行图像处理，获得岩块的尺寸和岩块中心在图像中的位置信息；

A2、局部区域划分，根据图像处理的结果，搜寻大岩块的位置，当块度大于为大块时，则搜索块度大于的岩块并获取该岩块的位置，为设计规定尺寸；计算大岩块之间的距离，预设局部区域范围：以大岩块中心为圆心，半径为，如果：

情况1：当大岩块均相距大于时，以每个大岩块中心为圆心，半径为，分别划分单独的区域，其他区域构成一个单独区域；

情况2：当存在大岩块与大岩块距离小于时，大岩块A与大岩块B，分别以岩块A与岩块B为圆心，为半径画圆，用两圆的两条相切线和及两圆的半圆和为边界构成新的区域，若岩块A或岩块B与其他大块距离小于，则按照上述方法处理，并把两个区域结合起来构成一个新的区域，其余按照情况1的方法处理；

步骤3：局部区域块度统计；

分别统计爆堆顶面和坡面上各局部区域的块度，绘制局部块度分布曲线；统计爆堆顶面和坡面上的所有块度形成整体爆堆表面块度分布曲线；除了顶面和坡面，爆堆其他面的块度分布假设为整体爆堆表面块度分布曲线；

步骤S3、爆堆表面岩块三维模拟：

由于爆堆整体被简化成了梯形柱体，柱体的12条边和8个顶点分别与两个面和三个面相关，因此必须进行优先处理；而且由与由爆堆整体简化而成的梯形柱体每个面不同，因此对爆堆的6个面、12个边进行规定；

爆堆表面三维模拟的整体算法步骤如下：

B1、依据爆堆局部块度分布模型，分别随机生成8个球体记录半径，并把它随机赋予12条边，即球心位于边的端点；

B2、对12条边分别按照各自顺时针或者逆时针的方向进行处理，使之除去端点球半径之后的剩余部分被球体填充，即球心位于边上；在随机生成球体直径时，要判断该球体位于哪个区域，然后依据爆堆局部块度分布模型随机生成球体直径；

B3、分别提取相关边组成6个面，按照上述区域划分的结果对6个面进行区域划分，统计6个面上的球体直径分布，并把面（1）作为当前面；为了形成的封闭链，对相关边进行方向处理，使之整个面上边缘的球体按照顺时针或者逆时针排列，并在此基础上对面上所有球体按照顺序赋值，即每个球体都有相应的序列号；

B4、随机寻找当前面中的一点作为终点，并对当前面上的球体直径进行统计形成当前面上已有球体尺寸数据，并对每个区域的球体直径进行统计形成该区域的已有球体尺寸数据；

B5、计算构成初始封闭链的球体中距终点最远的球作为球1，并按照序列号寻找其两个相邻球体，把两个相邻球体中距终点最远的球作为球2；

B6、当球1和球2位于同一区域时，则依据该区域块度分布曲线和该区域已有球体尺寸数据生成新的球体的直径；当球1和球2位于不同区域时，则按照小的球体的区域块度分布曲线和区域已有球体尺寸数据生成新的球体的直径；

B7、根据球1和球2和已有的新球体的半径计算新球体的位置，球体球心位于面上；

B8、判断新球体与当前面上已有的球的关系，如果存在重合，则利用新球体的直径减去某个小的随机数形成新的直径，并返回步骤B7；直至新球体与当前面上已有的球体不重合，进行步骤B9；

B9、在新球体、球1和球2之间会有小的空隙，在中间空隙处填充一个小的球体，使之与三球体互相切；

B10、根据新球体与球1、球2相邻的球的关系更新封闭链，并把新球体直径分别加入当前面上已有球体尺寸数据和该区域已有球体尺寸数据；如果在更新封闭链时某个球体被剔除，则统计剔除的球体形成总的球体数据，返回步骤B5；

B11、当前面被填满，即步骤B8生成的球体半径小于某个小的随机数，并且不成功次数超过允许的尝试次数后，当前面填充流程停止；

B12、判断6个面是否都被填满，如果否，则把下个面设置成当前面，返回步骤B4；如果是，则进行步骤B13；

B13、对6个面根据所在相应位置进行旋转构成三维爆堆体并进行绘图；

步骤S4、爆堆表面岩块三维模拟结果。