[发明专利]一种扫描仪自主获取矿山坐标系下三维空间形态的方法

摘要

本发明公开了一种扫描仪自主获取矿山坐标系下三维空间形态的方法，包括若三维激光扫描仪的扫描范围内存在两个在矿山坐标系下已知坐标的导线点，则获取两个导线点在三维激光扫描仪坐标系下的坐标，并结合三维激光扫描仪坐标系原点坐标解算出三维激光扫描仪坐标系原点在矿山坐标系下的坐标以及方位角；此后，在三维激光扫描仪进行扫描时，根据解算出三维激光扫描仪坐标系原点在矿山坐标系下的坐标以及方位角对扫描获得三维空间形态中的所有数据点的坐标进行转换，从而获得在矿山坐标系下三维空间形态。采用本发明公开的方法，可大大简化矿山井下三维激光扫描仪的应用，进而提高矿山的生产效益。

主权项

一种扫描仪自主获取矿山坐标系下三维空间形态的方法，其特征在于，包括：若三维激光扫描仪的扫描范围内存在两个在矿山坐标系下已知坐标的导线点，则获取两个导线点在三维激光扫描仪坐标系下的坐标，并结合三维激光扫描仪坐标系原点坐标解算出三维激光扫描仪坐标系原点在矿山坐标系下的坐标以及方位角；此后，在三维激光扫描仪进行扫描时，根据解算出三维激光扫描仪坐标系原点在矿山坐标系下的坐标以及方位角对扫描获得三维空间形态中的所有数据点的坐标进行转换，从而获得在矿山坐标系下三维空间形态；其中，所述若三维激光扫描仪的扫描范围内存在两个在矿山坐标系下已知坐标的导线点，则获取两个导线点在三维激光扫描仪坐标系下的坐标，并结合三维激光扫描仪坐标系原点坐标解算出三维激光扫描仪坐标系原点在矿山坐标系下的坐标以及方位角包括：假设两个在矿山坐标系下已知坐标的导线点的坐标分别为P1(a1 b1 c1)、P2(a2 b2 c2)；分别转动三维激光扫描仪的两轴电机，使得三维激光扫描仪分别对准两个导线点，并获得两个导线点在三维激光扫描仪坐标系下的坐标：P1'(x1 y1 z1)、P2'(x2 y2 z2)；三维激光扫描仪坐标系原点坐标记为O(m n t)，三维激光扫描仪坐标系相对于矿山坐标系的位姿关系为：相对于矿山坐标系Z轴顺时针旋转角度α，则三维激光扫描仪坐标系相对于矿山坐标系的齐次变换矩阵表示为：T=cosα-sinα0msinαcosα0n001t0001;]]>则矿山坐标系下导线点的坐标P1(a1 b1 c1)、P2(a2 b2 c2)与三维激光扫描仪坐标系下的坐标P1'(x1 y1 z1)、P2'(x2 y2 z2)有如下关系：cosα-sinα0msinαcosα0n001t0001x1y1z11=a1b1c11;]]>cosα-sinα0msinαcosα0n001t0001x2y2z21=a2b2c21;]]>解算上述关系式，获得三维激光扫描仪坐标系原点相对于矿山坐标系Z轴顺时针旋转角度α，即方位角：α=arccos[(b1-b2)(y1-y2)+(a1-a2)(x1-x2)(x1-x2)2+(y1-y2)2]]]>以及，三维激光扫描仪坐标系原点在矿山坐标系下的坐标：m＝a1+y1sinα‑x1cosα；n＝b1‑y1cosα‑x1sinα；t＝c1‑z1。