基于不规则三棱柱“割补”模型的料堆体积精准计算.pdfVIP

第4期 矿 山 测 量 No．4 2015年8月 MINESURVEYING AUct．2015 doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2015．04．11 基于不规则三棱柱 “割补’’模型的料堆体积精准计算 陈元增 ，赵立新 (1．赣州市城乡ggl设计研究院，江西 赣州 341000；2．北京优测同信科技有限公司，北京 100195) 摘要 ：为精准计算大型煤堆、矿石等物料堆体体积，文中提 出了一种简便且易于计算机编程处理的不 规则三棱柱 “割补”模型的不规则堆体体积计算方法。首先，根据物料堆体表面激光点云数据生成 不规则三角网；其次，将表面三角网投影到堆体地面三角网，将堆体划分成一系列连续不规则的三棱 柱 ；最后 ，调用 “割补”模型计算堆体体积。经生产实践验证 ：采用该算法计算大型物料堆体体积 ，计 算结果精度高，取得 了显著地应用效果。 关键词 ：不规则三棱柱； “割补”模型 ；物料堆体 ；体积计算 中图分类号 ：P209 文献标识码 ：B 文章编号 ：1001—358X(2015)04—0029一o3 为了快速准确得到堆料体积 ，目前 ，已经 出现了 两个互相平行的全等三角形构成 的面分别 叫做三棱 多种技术手段 。陈莹、潘俊 民提出了将堆体不 同角 柱的上、下底面 ，其余各面 叫做三棱柱 的侧面 ，两个 度 的多视图像利用计算机视觉测量原理来构建堆体 侧面的公共边叫做棱柱的侧棱 ，侧棱不垂直于底面 三维模型…，则三维模型体积即为堆体计算体积 ，此 的三棱柱叫做斜三棱柱，侧棱垂直于底面的三棱柱 方法计算精度在 5％左右 ，对于价值较高的物料 ，该 叫做直三棱柱 。另外在地学领域也有人给出似三棱 计算精度无法满足要求。随着激光测距技术和精度 柱 (也 叫类三棱柱 ，AnalogicTriPrism，简称 ATP) 的不断提高，其被广泛应用于物体表面或地面点云 的定义 ：两底面互不平行 ，且侧面不全是平面的三棱 数据的提取 。目前 ，激光点云数据应用于堆体 柱叫似三棱柱 。本文针对物料堆体体积的精准计算 体积计算常用方法主要有 四种：(1)格 网法 ，这 以及建立 “割补”模型的需要 ，将 “不规则三棱柱 ”定 种方法常用来计算精度要求不是太高 的土石方量 ； 义为：两底面互不平行 ，所有侧面都垂直于水平面的 (2)断面法 ，这种方法常用来计算线路工程土石方 三棱柱称为 “不规则三棱柱”，如图 1。 量 ，而对于物料体积计算 ，主要常见于运动 中的火车 C1 皮内物料计算 ，断面获取密度决定物料体积计算精 度；(3)三棱柱剖分法，该方法在地质体三维建模方 Al 面应用较广 ，用来精确计算矿石堆体体积 ；(4) 四面体法 ¨ 。从计算原理上来说前两种算法较为 Bl 粗略，但算法模型简便 ，易于使用计算机编程处理 。 后两种算法较为精确，但计算方法复杂 ，很难使用计 算机编程处理，无法在大型堆体体积精确计算 中发 挥作用。笔者综合 了多种堆体体积计算方法后，在 A B 第三种方法基础上 ，提出了不规则三棱柱 “割补 ”模 图 1 底 阐水平 不规 则三 棱 柱 型新算法 ，取得了显著的实际应用效果 。 1．2 “割补 ”原理与方法 1 定义、原理与方法