一种基于断面测量数据的实测三心拱巷道实体建模方法

摘要

本发明公开了一种基于断面实测数据的三心拱巷道全新实体建模方法，通过在一个断面上采集特征点空间数据，由特征点三维坐标解算出巷道断面的空间位置与实际尺寸，利用实际尺寸与三心拱标准参数拟合，生成特定空间位置既具有实际掘进尺寸又能准确表达拱形的一系列巷道断面。然后利用三维建模软件，在两两断面间创建实体，从而实现整体巷道模型建立，并有效解决了巷道实体模型持续更新的问题，所生成的巷道实体模型能够真实反映巷道的形态，完全能够满足采矿设计、采矿设备布置规划等要求。

主权项

一种基于断面测量数据的实测三心拱巷道实体建模方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)获得巷道断面上的四个特征点数据，所述特征点包括巷道断面顶板特征点(X2,Y2,Z2)、底板特征点(X0,Y0,Z0)、左帮特征点(X1,Y1,Z1)和右帮特征点(X3,Y3,Z3)；(2)根据步骤(1)中获得的特征点数据，计算断面空间关键点坐标和关键参数，所述关键点包括断面底边两端角点A点与B点，所述关键参数包括断面宽度W_AB、断面方位角α_AB、断面实际高度H1、断面拱高h和断面墙高H；(3)分别计算断面拱顶三段圆弧的内插点坐标，由内插点连线生成断面扇形拱；所述三段圆弧包括断面右侧小圆弧、断面左侧小圆弧和大圆弧；所述断面右侧小圆弧内插点第k点坐标通过下式运算得出：Xk＝X1+((rB0×W_AB‑(rB0×W_AB×cos(β×k/n))×sin(α_AB+π)Yk＝Y1+((rB0×W_AB‑(rB0×W_AB×cos(β×k/n))×cos(α_AB+π)Zk＝H‑h+(rB0×W_AB×sin(β×k/n))其中，0≤k<n，n指右侧小圆弧被分为n等分，rB0为小圆半径参数系数，β为小圆圆心角；所述断面左侧小圆弧内插点第k点计算公式为：Xk＝X1+((rB0×W_AB‑(rB0×W_AB×cos(β×k/m))×sin(α_AB)Yk＝Y1+((rB0×W_AB‑(rB0×W_AB×cos(β×k/m))×cos(α_AB)Zk＝H‑h+(rB0×W_AB×sin(β×k/m))其中，0≤k<m，m指左侧小圆弧被分为m等分；大圆弧内插点计算方法为：以断面底边两端角点连线中点坐标作为起算点，分别计算左右两段圆弧的内插点，顶板特征点右侧弧段第k点计算公式为：Xk＝(X1+X3)/2+(RB0×W_AB+RB0×W_AB×sin(β×k/j))×sin(α_AB)Yk＝(Y1+Y3)/2+(RB0×W_AB+RB0×W_AB×sin(β×k/j))×cos(α_AB)Zk＝Z2‑(RB0×W_AB‑RB0×W_AB×cos(α×k/j))顶板特征点左侧弧段第k点计算公式为：Xk＝(X1+X3)/2+(RB0×W_AB+RB0×W_AB×sin(β×k/j))×sin(α_AB+π)Yk＝(Y1+Y3)/2+(RB0×W_AB+RB0×W_AB×sin(β×k/j))×cos(α_AB+π)Zk＝Z2‑(RB0×W_AB‑RB0×WAB×cos(α×k/j))其中，0≤k<j，j指顶板特征点左右两侧圆弧分别被分为j等分，RB0为大圆半径参数系数，α为大圆圆心角；(4)根据步骤(2)中获得的断面空间关键点坐标和关键参数，结合步骤(3)中得到的断面扇形拱，形成断面的完整轮廓；(5)连接生成的各个断面，形成可持续更新的巷道实体模型。