[发明专利]一种用于无人化采掘工作面的三维模型自动更新方法

摘要

本发明公开了一种用于无人化采掘工作面的三维模型自动更新方法，属于矿山无人化采掘工作面模型更新领域，本发明在针对工作面前方的煤层模型时，适时建立面向采煤机的参数化控制网格细分模型，可适应各种回采工作面(长臂采煤、短臂采煤、放顶煤、房式采煤、房柱式采煤等)采煤场景的动态变更；采煤机在割煤的过程中，获取工作面变化信息和采煤机的工作参数，通过切割点定位、移动切割点、计算切割点的纹理坐标，利用自动纹理映射技术、局部增量更新、边界缝合，完成工作面的动态适时更新。

主权项

一种用于无人化采掘工作面的三维模型自动更新方法，其特征在于：按照如下步骤进行：步骤1：依据设计阶段的数据，建立参数化控制网格细分的回采工作面模型，参数化控制细分网格小于采煤机截深，并对参数化控制网格细分的回采工作面模型进行渲染；步骤2：依据设计阶段的数据，建立网格细分分段掘进工作面及掘进巷道模型，并对网格细分分段掘进工作面及掘进巷道模型进行渲染；步骤3：判断回采工作面是否在开采施工；若：判断结果是回采工作面在开采施工，则执行步骤4；或判断结果是回采工作面没有开采施工，则执行步骤6；步骤4：局部更新回采工作面模型；在回采工作面网格细分模型的基础上，根据施工阶段的测量数据，局部更新回采工作面模型，并对回采工作面模型进行渲染；按照如下步骤进行：步骤4.1：对正在施工的回采工作面模型开始切割，具体包括：步骤4.1.1：定位切割点；步骤4.1.2：移动切割点；步骤4.1.3：更新纹理坐标；步骤4.2：判断是否割完一刀；若：判断结果是割完一刀，对回采工作面模型更新并进行渲染；或判断结果是没有割完一刀，则执行步骤4.1；步骤5：建立采空区模型；采煤机沿回采工作面割完一刀后，推进一个回采工作面截深，依据被切割的回采工作面模型建立采空区模型，并对采空区模型进行渲染；步骤6：判断掘进工作面是否在掘进施工；若：判断结果是掘进工作面在掘进施工，则执行步骤7；或判断结果是掘进工作面没有掘进施工，则执行步骤8；步骤7：局部更新掘进工作面以及掘进巷道模型，具体包括：步骤7.1：判断新掘进巷道与原掘进巷道是否连接；若：判断结果是新掘进巷道与原掘进巷道连接，则执行步骤7.2；或判断结果是新掘进巷道与原掘进巷道没有连接，则执行步骤7.5；步骤7.2：建立新掘进巷道的三维模型；步骤7.3：只对新掘进巷道中的交叉点进行更新，实现原掘进巷道与新掘进巷道的连接，具体包括：步骤7.3.1：读取新掘进巷道的点、连接关系以及属性信息，确定交叉点数为1的新掘进巷道节点；步骤7.3.2：判断新掘进巷道中交叉点数为1的节点是否与原掘进巷道的某点、某边相连接或者与原掘进巷道不相连；若：判断结果是新掘进巷道中交叉点数为1的节点与原掘进巷道中的某点相连接，则设新掘进巷道的第i个节点与原掘进巷道的第j个节点相连，从新掘进巷道的高程点表中找到第i个节点的交叉点号、独立巷道号、断面类型以及属性信息，从原掘进巷道的高程点表中找到第j个节点的交叉点号、独立巷道号、断面类型以及属性信息，重新建立新交叉点三维模型并渲染；或判断结果是新掘进巷道中交叉点数为1的节点与原掘进巷道中的某边相连，则设新掘进巷道的第i个节点与原掘进巷道的第k条边相连，从新掘进巷道的高程点表中找到第i个节点的交叉点号、独立巷道号、断面类型以及属性信息，从原掘进巷道的边表中找到第k条边的独立巷道号、断面类型以及属性等信息，把第i个节点加入到原掘进巷道中，生成一个新交叉点三维模型，同时修改原掘进巷道的第k条边的巷道信息，并对新交叉点三维模型进行渲染；或判断结果是新掘进巷道中交叉点数为1的节点与原掘进巷道不相连，则将新掘进巷道的三维模型与原掘进巷道的三维模型合并，实现巷道三维模型的整体缝合并渲染；步骤7.4：转步骤8；步骤7.5：对与掘进头相关联的巷道进行局部更新，具体包括：步骤7.5.1：按掘进参数定位掘进点；步骤7.5.2：移动掘进点，将移动后的掘进点设置为已移动标记；步骤7.5.3：计算掘进点的纹理坐标，采用仿射变换技术重新计算移动点的纹理坐标；步骤7.5.4：更新掘进巷道模型；步骤7.5.5：利用自动纹理映射技术对掘进巷道模型重新进行渲染；步骤8：判断掘进工作面模型更新是否结束；若：判断结果是掘进工作面模型更新没有结束，则执行步骤3；或判断结果是掘进工作面模型更新结束，则结束更新。