[发明专利]一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法及装置

权利要求书

1.一种煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法，其特征在于包括以下步骤：

驱动激光雷达沿与巷道轴线同向路线进行运动，其中在路线上有若干等距设置的基准重置点，其中，以车道为安装基准，所述激光雷达安装在轨道上，其中，所述轨道安装在所述巷道的车道上，所述激光雷达搭载在滑块上，利用所述滑块沿所述轨道做匀速运动；

对巷道扫描，采集巷道断面的三维点云数据；

判断激光雷达是否到达基准重置点，若到达则令激光雷达处于静止状态连续测量多次巷道断面的三维点云数据，否则转至驱动激光雷达沿与巷道轴线同向路线进行运动的步骤；

根据三维点云数据，生成巷道断面的第一点云数据矩阵；

间隔预设时间后，生成与上次巷道断面相同位置的第二点云数据矩阵；

将第二点云数据矩阵与第一点云数据矩阵相减，获取巷道围岩的变形量矩阵；

判断变形量矩阵中每个元素的绝对值是否大于阈值；

在判断结果为是的情况下，将超出阈值的元素对应的巷道位置标记为需要再次测量的位置；

计算得到所述超出阈值的元素所对应的巷道的断面所在位置；

以所述巷道横断面为中位面的预定宽度的区域进行多次全息扫描；

对多次采集的三维点云数据取算术平均值，形成第三点云数据矩阵；

所述计算得到所述超出阈值的元素所对应的巷道的断面所在位置具体包括：

根据所述超出阈值的元素所对应的行下标，根据行下标、采样频率以及所述激光雷达运动速度，按照下式计算所述超出阈值的元素所对应的巷道的断面距所述基准重置点的距离：

式中，l为所述超出阈值的元素所对应的巷道的断面距所述基准重置点的距离，i为行下标，f为采样频率，v为所述激光雷达运动速度。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述第一点云数据矩阵与所述第三点云数据矩阵进行对比，获得所述区域的围岩变形量；

根据围岩变形量，展示对应地三维曲面，其中三维曲面是根据对所述第一点云数据矩阵和所述第三点云数据矩阵进行曲面插值拟合得到的。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下基于三维点云的围岩变形监测方法，其特征在于，所述对巷道扫描，采集巷道断面的三维点云数据具体包括：

所述激光雷达以预定频率采集巷道断面的三维点云数据，选取所述激光雷达每次扫描时位于中心位置的三行数据的平均值作为当次采样的有效数据，得到所述巷道断面的点云向量；

响应于所述激光雷达扫描巷道完成，根据所述巷道断面的点云向量，得到所述第一点云数据矩阵。