井壁扫描成像系统技术方案

本发明专利技术公开了井壁扫描成像系统，属于扫描成像领域，包括主控箱、支撑装置、测量模块、通信模块、电源模块和上位机，本发明专利技术应用于矿井井筒内部，通过在矿井井筒垂直方向移动来扫描井筒内壁的表面信息并以此建模，通过模型直接观测矿井井筒的变形、垂直度变化等形态特征信息并定量分析其变形情况；系统测量时在矿井井筒的中心线上下移动，并利用激光雷达扫描仪对四周井壁进行扫描，获取其距离及角度数据；提升时的扫描中心会产生偏移，使用基于图像处理的铅锤基准模块来标定扫描获得的数据；同时结合深度测量模块，将获得的井壁的距离及角度数据与高度信息结合，完成矿井井筒的三维点位信息的获取及重建分析。息的获取及重建分析。息的获取及重建分析。

【技术实现步骤摘要】
井壁扫描成像系统


[0001]本专利技术属于扫描成像领域，涉及井壁扫描成像系统。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采的深度增加、矿井内装备的增加，矿山的立井井筒承受的压力不断增加，因此井筒极易产生变形且会影响其垂直度。而井筒是整个煤矿生产中的“咽喉”，其稳定程度和安全关系着整个煤矿生产的成败。因此对井筒进行变形监测是预防井筒变形产生灾害、保证煤矿生产安全的重要方法。而针对目前井筒变形监测的效率低、精度差的问题，需要研发一款高效高精度的井壁扫描成像系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供井壁扫描成像系统，该井壁扫描成像系统为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：井壁扫描成像系统，包括主控箱、支撑装置、测量模块、通信模块、电源模块和上位机，所述测量模块包括激光雷达扫描模块、深度测量模块和铅锤基准模块，所述通信模块包括第一通信模块和第二通信模块，
[0004]所述主控箱安装在罐笼上，所述主控箱侧面安装有人机交互界面，所述主控箱顶部安装有光屏，所述主控箱内部安装有主控板，
[0005]所述支撑装置包括伸缩杆和两个磁吸，所述磁吸安装在罐道梁上，所述伸缩杆的两端分别与两个磁吸连接，
[0006]所述激光雷达扫描模块包括扫描支架和激光雷达扫描仪，所述扫描支架设置在主控箱一侧，所述激光雷达扫描仪安装在扫描支架顶端，所述深度测量系统包括电感式接近开关和脉冲计数器，所述电感式接近开关安装在矿井提升机的滚筒一侧，所述脉冲计数器分别与电感式接近开关和上位机连接，所述铅锤基准模块包括激光垂准仪、相机支架和相机，所述激光垂准仪安装在伸缩杆上，所述相机支架设置在主控箱另一侧，所述相机安装在相机支架顶部，
[0007]所述第一通信模块包括网桥、主控箱局域网和上位机局域网，所述网桥用于将主控箱局域网和上位机局域网连接；所述第二通信模块包括依次连接的数传模块发送端、转lora数传电台、数传模块接收端和转USB模块，所述数传模块发送端与脉冲计数器连接，所述转USB模块与上位机连接，
[0008]所述电源模块包括电池、充电端口和开关，所述电池安装在主控箱内，所述充电口和开关设置在主控箱的侧面。
[0009]优选的，所述主控箱内底部设置有树脂板。
[0010]优选的，所述主控箱内设置有接线端子。
[0011]优选的，所述主控箱底部设置有底座，所述底座底部为磁吸材质，所述底座通过调节螺栓与主控箱底部连接。
[0012]优选的，所述主控箱侧面还安装有电量显示灯。
[0013]优选的，所述激光雷达扫描仪和相机的外壳材质均为铝。
[0014]有益效果：本专利技术应用于矿井井筒内部，通过在矿井井筒垂直方向移动来扫描井筒内壁的表面信息并以此建模，通过模型直接观测矿井井筒的变形、垂直度变化等形态特征信息并定量分析其变形情况；系统测量时在矿井井筒的中心线上下移动，并利用激光雷达扫描仪对四周井壁进行扫描，获取其距离及角度数据；提升时的扫描中心会产生偏移，使用基于图像处理的铅锤基准模块来标定扫描获得的数据；同时结合深度测量模块，将获得的井壁的距离及角度数据与高度信息结合，完成矿井井筒的三维点位信息的获取及重建分析。
附图说明
[0015]图1为井壁扫描成像系统矿井内布置主视结构示意图；
[0016]图2为井壁扫描成像系统矿井内布置俯视结构示意图；
[0017]图3为主控箱结构示意图；
[0018]图4为主控箱内部结构示意图；
[0019]图5为矿井提升机与罐笼连接结构示意图；
[0020]图6为第一通信模块传输信号框图；
[0021]图7为第二通信模块传输信号框图；
[0022]图中符号说明：1：主控箱；2：支撑装置；3：测量模块；4：通信模块；5：电源模块；6：激光雷达扫描模块；7：深度测量模块；8：铅锤基准模块；9：第一通信模块；10：第二通信模块；11：上位机；
[0023]100：矿井；200：罐笼；300：罐道梁；400：罐道；500：矿井提升机；600：滚筒；
[0024]101：人机交互界面；102：光屏；103：主控板；104：树脂板；105：接线端子；106：底座；107：调节螺栓；201：伸缩杆；202：磁吸；601：扫描支架；602：激光雷达扫描仪；701：电感式接近开关；702：脉冲计数器；801：激光垂准仪；802：相机支架；803：相机；901：网桥；902：主控箱局域网；903：上位机局域网；181：数传模块发送端；182：485转lora数传电台；183：数传模块接收端；184：485转USB模块；501：电池；502：充电端口；503：开关；504：电量显示灯。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0026]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保护范围。
[0027]实施例1：
[0028]参考图1
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7，本专利技术提供一种技术方案，井壁扫描成像系统，包括主控箱1、支撑装置2、测量模块3、通信模块4、电源模块5和上位机11，测量模块3包括激光雷达扫描模块6、深度测量模块7和铅锤基准模块8，通信模块4包括第一通信模块9和第二通信模块10，主控箱1
安装在罐笼上，主控箱1侧面安装有人机交互界面101，主控箱1顶部安装有光屏102，主控箱1内部安装有主控板103，支撑装置2包括伸缩杆201和两个磁吸202，磁吸202安装在罐道梁上，伸缩杆201的两端分别与两个磁吸202连接，
[0029]激光雷达扫描模块6包括扫描支架601和激光雷达扫描仪602，扫描支架601设置在主控箱1一侧，激光雷达扫描仪602安装在扫描支架601顶端，深度测量系统7包括电感式接近开关701和脉冲计数器702，电感式接近开关701安装在矿井提升机的滚筒一侧，脉冲计数器702分别与电感式接近开关701和上位机11连接，铅锤基准模块8包括激光垂准仪801、相机支架802和相机803，激光垂准仪801安装在伸缩杆201上，相机支架802设置在主控箱1另一侧，相机803安装在相机支架802顶部，
[0030]第一通信模块9包括网桥901、主控箱局域网902和上位机局域网903，网桥901用于将主控箱局域网902和上位机局域网903连接；第二通信模块10包括依次连接的数传模块发送端181、485转lora数传电台182、数传模块接收端183和485转USB模块184，数传模块发送端181与脉冲计数器702连接，485转USB本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.井壁扫描成像系统，其特征在于：包括主控箱(1)、支撑装置(2)、测量模块(3)、通信模块(4)、电源模块(5)和上位机(11)，所述测量模块(3)包括激光雷达扫描模块(6)、深度测量模块(7)和铅锤基准模块(8)，所述通信模块(4)包括第一通信模块(9)和第二通信模块(10)，所述主控箱(1)安装在罐笼上，所述主控箱(1)侧面安装有人机交互界面(101)，所述主控箱(1)顶部安装有光屏(102)，所述主控箱(1)内部安装有主控板(103)，所述支撑装置(2)包括伸缩杆(201)和两个磁吸(202)，所述磁吸(202)安装在罐道梁(300)上，所述伸缩杆(201)的两端分别与两个磁吸(202)连接，所述激光雷达扫描模块(6)包括扫描支架(601)和激光雷达扫描仪(602)，所述扫描支架(601)设置在主控箱(1)一侧，所述激光雷达扫描仪(602)安装在扫描支架(601)顶端，所述深度测量模块(7)包括电感式接近开关(701)和脉冲计数器(702)，所述电感式接近开关(701)安装在矿井提升机的滚筒一侧，所述脉冲计数器(702)分别与电感式接近开关(701)和上位机(11)连接，所述铅锤基准模块(8)包括激光垂准仪(801)、相机支架(802)和相机(803)，所述激光垂准仪(801)安装在伸缩杆(201)上，所述相机支架(802)设置在主控箱(1)另一侧，所述相机(803)安装在相机支架(802)顶部，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马驰，邵满满，蒋玉强，徐静雯，王浩，滕虎，陆冰润，阳先波，孙林，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：