实现产品快速变型设计的关键技术研究

针对中小企业创新能力不足、设计效率低下的问题,面向产品快速变型设计需求,结合产品数字化快速设计系统研究、开发和应用经验,本文对数字化产品变型快速设计的关键技术——建立快速设计模板的QFD技术、模块化设计技术、GT技术、设计知识的表达技术、多驱动的设计实现的机制及相关的管理技术进行了总结、研究和探讨。     

宝日希勒露天矿三维地质模型的建立及应用

分析了宝日希勒露天矿的地质概况,对地质数据进行了搜集与整理,建立了地质数据库;采用距离幂次反比法对各地层的地质数据进行插值;采用带约束条件的Delaunay三角网法构建三维地质面模型;采用合并法构建三维地质实体模型,通过各个地层实体间的布尔运算构建三维地质集成模型;利用边坡构成要素及参数构建露天矿分层开采境界模型;通过三维地质集成模型与分层开采境界模型之间的布尔运算,对露天矿境界内的煤岩量进行了核实.     

基于三维节理网络模拟的顶煤块度预测研究

顶煤块度是放顶煤开采的关键,以往的块度预测方法主要是考虑节理裂隙影响的原始块度预测;而顶煤块度还与地应力及煤体的力学性质有关。以放顶煤开采的顶煤为研究对象,通过构建三维节理网络系统,对顶煤的原始块度、破断块度及放出块度的预测方法进行研究。统计分析原始构造面的空间分布状态和构造面几何参数的概率分布规律;通过Monte Carlo及破断块度修正系数模拟考虑地应力及煤体力学性质影响的三维节理网络系统;研究三维模型快速切割算法建立节理面切割的顶煤破断块度预测模型。通过提出的顶煤块度预测方法,为坚硬煤体放顶煤开采的放煤工艺过程研究提供理论和技术基础。     

陡边帮开采在露天矿的应用研究

按照露天设计规范的要求,为了保证露天矿的边坡的稳定,端帮和非工作帮都留有保安平台,其最终帮坡角都比较小,在神东几个露天矿采用爆破减震、改变工作线的局部推进方向、加大工作线的推进速度、及时实现内排压帮等技术措施,实现了陡边帮开采,保证了边坡的稳定,多采出煤炭,减少了剥离,提高了露天矿经济效益.     

一种新的复杂地质体采矿工程剖面图自动生成方法

提出基于三维实体快速切割算法和区域(内含孔、岛)自动识别技术的地质体剖面图自动生成方法.基本思想是:首先采用基于平面隐函数的切割算法实现地质体的快速切割,生成离散的交线;并采用基于KD树的空间快速索引方法,确定交线间的邻接关系,并生成一系列封闭的轮廓线;封闭的轮廓线将平面划分为多个复杂的区域,采用图论中的树结构形式化表达复杂区域;最后对树表示的区域进行岩性图案的填充.该算法已在DIMINE 数字矿山系统中实现,并应用于三维地质实体工程出图模块中.实验结果表明:该算法有较好的计算效率,是一种比较实用的地质体剖切方法.     

解析大型露天煤矿采区转向过渡开拓运输系统

本文以安太堡露天矿转变为例,探讨了大型露天煤矿采区转向过渡期间开拓运输系统优化的若干问题及对策。安太堡露天矿采用的搭桥方案、反向高段内排方案及"树枝形"运输系统等措施,从实际出发,解决了生产中的问题,带给了企业可观的经济效益,同时安太堡露天矿与其他的近水平矿床露天矿的分区有普遍的共性,在进行安太堡露天矿转变时积累的经验也对其他的大型露天煤矿开采过渡运输系统有着积极的促进作用。     

3D激光扫描金属矿测量方法探究

随着科技的发展,三维激光扫描技术在我国也逐渐的发展了起来。它所具有的自动化、快速性、数字化、不接触性、高精度、主动性、实时、高密度、动态等特性,高分辨率大面积地快速获得被测对象的表面三维坐标。正好满足了露天金属矿的地下和地面的测量需求。将以两个矿为例,对三维激光技术在露天矿的应用进行研究。希望,通过本文的研究可以推动三维激光技术在金属矿的应用。     

三维文物数字化重构技术

针对三维文物的重构,提出一种基于笛卡尔网格的三维重构技术. 该重构技术以六面体网格作为最基本单元,采用对实体进行逐层切割获得截面域轮廓线的剖分算法,并借助计算机图形学的扫描线填充算法对文物进行三维成像重构. 同时,为实现对文物的快速显示以及美观效果,将描述文物的网格单元公共面进行删除,大大缩短了计算时间和减少了存储空间. 通过鼓凳和藤条花瓶的数值算例验证了该技术的可行性.      

实测数据驱动的小型植物三维重建研究

以小型植物为对象,根据植物的形态结构特点,采用三维数字化技术获取植物主干和枝条的空间信息,重建植物枝干骨架拓扑结构模型;然后以植物器官的三维网格模型为模板,结合不同器官在植物上的生长规律,实现植物形态结构的精细三维重建.实验结果表明,该方法能较好地实现不同类型小型植物不同生长时期植株形态结构的多分辨率三维重建,用户可以根据需要调整三维模型的精细程度,从而为开展植物株型分析研究、植物品种展示及植物三维资源库开发等应用提供了简单、灵活的技术.     

露天矿山工程中模拟开采系统的建立方法及应用

编写合理优良的计算机模拟开采系统软件,对于露天矿山工程长短期生产计划的编制及开采方案的优选有着特别重要的意义,本文以霍林河露天矿为例,阐述了计算机模拟开采系统的建立方法及其应用。     

冰雪颗粒3D打印的材料填充算法

根据所提出的冰雪3D打印机器人的课题研究需求,针对冰的物理特性,提出颗粒材料的3D打印方法。采用六方紧密堆积的规律,对颗粒的填充规划算法进行了研究。读取STL模型文件数据,研究了三角面片和切平面的匹配方法,提出采用黄金分割的匹配计算方法。针对分层后轮廓的颗粒填充问题,提出采用平面颗粒填充网格模板与轮廓曲线进行比较筛选的规划方法。计算实例证明,黄金分割查找实现三角面片与切平面匹配比二分法具有更高的效率;这种颗粒材料填充规划算法对复杂的实体造型均有效。     

矿山三维实体建模

采用大型矿床三维软件Surpac构建了凡口铅锌矿深部矿床地质数据库,建立起了该矿的地表三维模型、深部矿体(-320以下)三维实体模型、主要断层三维模型、巷道工程三维模型以及矿体块体模型;分别采用普通克立格法和距离反比法对矿体金属元素品位进行了估值,运用估值结果分别按各金属元素和各中段进行了储量的统计计算,并将计算结果与矿山实际勘探获得的储量结果进行了对比分析.实践表明,所建模型和品位、储量计算结果可靠,从而有效地实现了该矿山深部矿体、岩层、断层、井巷工程等地下空间体的三维可视化,并为矿山深部矿床的有效开采和勘探设计及施工奠定了坚实的基础.     

基于ArcGIS快速建立露天采场模型三维可视化法

为了解决露天矿采场模型快速建立的问题。论述了一种快速建立露天矿三维模型的方法,采用了离散点生成TIN来表达地形以及各地层界面的方法,通过对AutoCAD的二次开发来提取图形单元形成建模要素,导入到ArcGIS,进而生成三维矿模。研究结果表明,该方法不仅能达到逼真的三维动态效果,而且对于矿岩量的计算更为准确方便。研究结论初步突破了露天矿算量的传统方法,有助于露天矿的日常生产和管理。     

复杂空区群建模及在圈定矿岩移动范围的应用

以大岭西山菱镁矿为例,基于SURPAC软件平台,综合应用边界轮廓线法和Delaunay三角化方法的复杂地质体建模方法,建立了矿区的数字地表模型和空区群的三维实体模型.并以TCL语言为基础,编制了基于空区底板边界轮廓线、岩石移动角和地表投影标高的矿岩移动范围三维模型自动构建程序,对大岭西山菱镁矿进行了应用,得到了矿岩移动范围的三维实体模型,并将其与数字地表模型进行布尔运算,圈定地表移动范围.     

金属矿山矿柱回采三维可视化设计

 针对矿山传统二维设计方法的不直观、可计算性差等缺点,提出了三维矿业软件与空区激光探测系统相结合的采场三维可视化设计方法。首先通过空区激光探测系统（CMS）获得采空区的实际形态,在Surpac软件中构建采场局部地质模型,将探测所得实体模型与局部地质模型进行布尔运算后获得矿柱的三维模型,在此基础上进行了采准工程的布置,实现了采场设计全程三维可视化。以某金属矿山为例,运用CMS和Surpac软件对E2-3采场进行了中深孔爆破回采方案设计,在Surpac软件中快速获取矿柱剖面,通过建立爆破设计数据库,对各剖面进行了中深孔爆破设计,最终生成了爆破设计报告。根据统计获得设计采场体积及所需炸药量,经计算炸药单耗约为0.892kg/m3,该指标与经验值较为吻合。实践证明,该方法能够较好地解决矿柱边界难以确定,传统设计三维显示不够直观等问题,并且计算比较方便,具有重要的推广应用价值。     

3 D structure parameterization design and modeling for irregular structure of stope bottom

Stope mining design is a very important and complicated task in daily production design and technical management of an underground mine.Based on workface technology and human-computer interaction technology, this study introduces a method of 3D parametric design for the irregular struc-ture of stope bottoms, and focuses on solving technical problems in surface modeling of stope bottom structure.Optimization of the minimum span length algorithm ( MSLA) and the shortest path search algorithm ( SPSA) is conducted to solve the problem of contour-line based instant modeling of stope bottom structures, which makes possible the 3D parametric design for irregular structure of stope bot-tom.Implementation process and relevant methods of the proposed algorithms are also presented. Feasibility and reliability of the proposed modeling method are testified in a case study.In practice, the proposed 3D parameterization design method for irregular structure stope bottom proves to be very helpful to precise 3D parametric design.This method is capable of contributing to improved efficien-cy and precision of stope design, and is worthy of promotion.     

矿山的复合场理论、一体化模型及可视化技术

从矿山工程数字化及可视化的角度,提出了矿山复合场的概念及其内涵.基于矿山数字化和信息技术现状及发展趋势,阐述了建立矿山复合场的一体化数字模型的意义.面向"数字矿山"技术发展和系统建设的需求,归纳了矿山复合场的三维可视化仿真的研究内容和关键技术.以矿山复合场的钻孔、矿体和井巷工程子集为具体研究对象,建立了基于WEB的钻孔、矿体和井巷工程的三维可视化仿真系统原型,举例说明了构建矿山复合场的一体化数字模型和发展矿山复合场的三维可视化仿真系统的前景.     

基于岩石铸体薄片图像的数字岩心三维重构

由于岩心三维重构的CT扫描方法成本高昂,提出一个基于光学显微镜下铸体薄片图像的数字岩心三维重构方法。研究对采集的铸体薄片图像进行图像处理获得重构的训练图像模板,再应用多点地质统计学进行图像模板特征提取与数字岩心三维重构。实验采用鄂尔多斯盆地苏里格地区的若干岩心样本进行效果测试,结果表现为三维重构后的数字岩心孔径尺寸分布与真实值趋势相同,孔隙度的相对误差均在8%以内。上述研究内容表明基于岩石铸体薄片图像进行数字岩心的三维重构是有效的。     

基于ICT切片图像数字化分析的反求建模方法

目的 建立复杂结构产品零件的反求建模方法。方法借助非接触测量设备获取产品零件的尺寸数据或图像，并通过分析计算和CAD软件等辅助工具，建立产品的几何模型。结果将新一代三维工业CT作为测量手段，对产品实物的切片图像进行数字化分析、图像边界提取和二维轮廓数据读取，并对生成的产品数字模型进行了误差分析。得到反求建模技术和三维产品数学模型。结论所得技术适合于小型、复杂和不可拆卸产品零件的设计和再设计工作；所得模型为产品进入再设计阶段奠定基础；应依据产品的结构特点和设计精度确定ICT切片采样分辨率。     

基于条带法沉降分析的路基压矿开采方法研究

针对“三下”压矿的开采问题,阐述了提高开采回采率的必要性和可行性。类比隧道巷道掘进应力分布特征,提出了简化的条带法和房柱法开采沉降计算公式;路基下压矿体因保守设计等原因造成资源浪费,建议当深厚比较大、辅以条带房柱法开采、矿层顶板力学性能较好时,可加大下压矿开采。淄博某粘土矿上存路基,压矿量大,采用条带法开采和垂直留设法设计,利用ABAQUS和FLAC3D论证方案的合理性,验证了沉降计算公式。