煤矿三维巷道建模技术研究

研究了煤矿巷道三维建模中的部分问题,包括巷道建模、巷道交点建模和碰撞检测.结合巷道中心线节点上加载断面的思想建立了单一巷道模型,利用曲线插值的方法解决了交点建模的问题,用经典包围盒法实现了漫游时的碰撞检测.并采用VC+ +.NET开发平台,结合OpenGL技术实现了煤矿三维巷道的虚拟显示与漫游,给出了实验效果图.     

矿山复杂巷道网络组件式三维建模方法

煤矿复杂巷道(曲线巷道、交汇巷道、变断面巷道)建模是巷道三维建模的难点.现有方法在基于导线测量数据重建复杂巷道网络、尤其是矿山常见的曲线交汇巷道仍存在不足.提出了一种巷道组件式三维建模方法.该方法针对煤矿巷道典型导线测量数据，通过巷道中心线建模、巷道双边线建模、巷道组件三维建模三个步骤，自动构建复杂巷道网络三维模型.实验结果表明，提出的方法鲁棒性好，建模时间随数据量增长呈线性稳定增长.建立的巷道网络三维模型可为智慧矿山建设中的空间、几何、力学等多种分析提供支持.     

大型矿山地矿工程三维可视化模型的构建

对真三维环境下地矿工程三维立体模型的构建进行研究;采用分形插值算法即改进的中点移位法建立地形模型;建立基于TIN和ARTP的三维数据模型;利用项板中心线加巷道断面法实现开拓系统的三维实体建模;基于线框法及块段法分别构建矿体的表面模型及内部模型。研究结果表明：采用改进的中点移位法,提高了细分过程的平稳性,使整体形状容易控制;项板中心线加断面法容易实现,建模速度快,效果较好;线框构模法与块段法相互结合可用于精确表达矿体的边界形态及内部属性。     

基于实测边界线的地下巷道三维建模方法

根据实测边界线和断面参数,提出地下巷道三维实体的分层建模解决方案:采用图论的树结构表达边界线划分的复杂区域(简称区域树),并采用约束三角剖分的方法对区域网格三角化;提取所有三角形中表示巷道的断面底边和“出口位置”的边,根据断面参数,拟合生成断面轮廓线;均匀离散化断面轮廓线,生成左右对称点列,这些点构成三维巷道实体的特征点;分层提取断面轮廓线上的特征点,生成分层轮廓线;最后对相邻分层轮廓线和顶、底轮廓线分别实现巷道体网格三角化.研究结果表明:该算法充分利用区域树表达的空间拓扑关系和断面参数信息,实现简单,适用于同一中段边界线在任意复杂情况下的连通巷道实体三维建模.     

基于MultiPatch的煤矿巷道三维模型的构建研究

针对目前煤矿巷道三维建模中存在的灵活性和可移植性差等问题,提出了一种基于ArcGIS MultiPatch的煤矿巷道三维模型构建方法。该方法是在ArcGIS Engine平台下,利用C#语言进行二次开发,根据巷道各个断面的顶点坐标生成MultiPatch面,实现了煤矿巷道的三维建模。以单巷道体模型为基础,构建了部分煤矿巷道网络图。该研究丰富了巷道建模理论,对矿山安全生产具有重要意义。     

掘进巷道断面自动测量的数学模型

为了对巷道断面轮廓及中心线进行监测与定位,将悬臂式掘进机简化为机器人模型,建立其悬臂运动学和车体运动学方程,计算出掘进机截割头的空间坐标和巷道断面坐标系统;利用坐标变换,推导出巷道断面坐标系统相对掘进机车体坐标系统和大地坐标系统的数学模型,实现断面监测和轮廓显示,有助于建立巷道轮廓曲线和巷道中心线的数字化模型。     

巷道三维显示自动建模新方法

在C#开发环境下,结合矿井巷道自身的特点,在ArcGISEngine平台上进行二次开发,提出了一种巷道由二维到三维显示的自动建模新方法,研究了三维巷道表达、数据提取与组织和三维显示等问题,实现了井巷的三维自动建模。该方法为矿井巷道三维信息系统的建立提供了新的解决方案。     

基于逆向工程的高速铁路用ω弹条三维建模研究

针对具有复杂空间中心曲线的高速铁路用ω弹条的几何建模,提出了一种基于逆向工程技术的建模方法.首先借助三坐标测量机获取ω弹条表面的点云,然后由同一垂直断面上的三点拟合截面圆,再将系列圆心依次相连为实体中心线,最后采用SOLDWORKS软件的曲线投影技术,实现∞弹条的逆向三维几何建模.给出了点云的误差控制方法,最优点云点数的有效利用率为96%,成圆率97%,满足逆向建模要求,为具有统一截面圆的零件逆向建模提供参考.利用得到的中心曲线,进行曲线拟合,得到曲线分段多项式数学表达,为后续优化设计提供高效参数化建模解决办法.     

矿井三维可视化系统平台的研究

矿井生产的安全性尤其重要,为了保证安全生产,高效率生产,必须加强矿山技术建设.信息的传输需要空间载体,而针对矿井三维模型可视化的需要,我们必须设计并实现矿井三维可视化模型.系统主要包括不同断面巷道模型的分类和参数化构建、矿井液压支架模型的实现、巷道纹理材质库的选择、光照选择,巷道漫游等.     

矿体三维可视化建模技术

回顾了矿山数字化建设的关键技术之一的矿体三维可视化建模的相关工作,包括主要的矿体三维模型、数据插值技术;给出了矿体三维建模可以考虑的三个维度:模型构成元素、存储的数据类型和构成元素的形状,由这三个维度可以组合出满足需要的模型;提出了适合于基于钻孔数据的矿体三维建模的可裁减的集成的断面-不规则三角网(TIN)-广义三棱柱模型(GTP),它可以方便地利用钻孔数据构造矿体断面,然后利用TIN连接相邻断面形成矿体线框模型,利用GTP表示矿体内部结构;并给出了矿体三维可视化建模技术需要进一步研究的问题.