【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及巷道支护，尤其涉及一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法及装置。
技术介绍
1、钢带作为一种支护材料，广泛应用于矿山、隧道、巷道等需要进行支护加固作业的工程中，通过使用钢带，可以将分散的多根锚杆、锚索等连接起来组成锚固系统，形成一个整体承载结构；同时将锚杆、锚索的预紧力进行扩散，增大预紧力的作用范围，改善围岩的应力状态，显著提升锚固系统的支护效果，为煤矿高效生产提供有力保障，因此钢带在巷道支护作业中起着重要的作用。
2、在实际的支护作业中，受地质条件及掘进扰动影响，巷道表面往往凹凸不平。使用中，平直钢带难以与非平整巷道表面有效贴合，一方面导致部分巷道围岩无钢带护表，巷道护表效果不佳；另一方面受采动应力影响，巷道出现大变形时，与围岩接触不良区域的钢带容易产生应力集中，造成钢带撕裂，影响锚固体系的整体完整性，对围岩稳定性造成威胁。同时，现在普遍使用的钢带通常为规模化和标准化生产的产品，其长度和宽度固定，但由于受部分区域地质条件限制，巷道成型不佳，导致了现有钢带在使用过程中容易出现长度不匹配，例如单根过长，或者多根拼接使用等现象，这些不仅造成施工效率低下，也给围岩稳定带来一定的安全风险。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法及装置。
2、本专利技术的技术方案为：
3、一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，包括以下步骤：
4、s1，巷道断面掘进作业后，采集
5、s2，对采集的巷道断面三维数据进行数据降噪处理，输出降噪后巷道断面三维数据；
6、s3，基于降噪后巷道断面三维数据，建立巷道断面三维模型；
7、s4，基于巷道断面三维模型，建立巷道断面平面坐标系，在巷道断面平面坐标系中标记出钢带折弯参数；
8、s5，设置钢带的一端为坐标原点，根据钢带折弯参数顺序完成钢带折弯作业；
9、s6，对完成折弯作业的成品钢带进行编号标记，按照编号标记顺序完成巷道断面锚固作业。
10、进一步的，通过三维激光扫描仪扫描获取巷道断面三维数据，巷道断面三维数据包括巷道断面的拱宽、拱高、拱面弧度。
11、进一步的，三维激光扫描仪设置为：三维激光扫描仪位于巷道断面中央位置处；三维激光扫描仪初始作业时，其探头与巷道断面垂直对应；三维激光扫描仪的探头能够折弯设定角度；三维激光扫描仪的扫描半径≧5m。
12、进一步的，通过计算机内置神经网络模型对巷道断面三维数据进行降噪处理；通过降噪处理去除采集的巷道断面轮廓中≦2厘米的峰谷和/或峰底数据。
13、进一步的，钢带折弯参数包括折弯坐标点、折弯宽度、折弯深度。
14、进一步的，建立巷道断面平面坐标系包括以下步骤：
15、a.基于巷道断面三维模型，设置拱顶和侧壁的交点为坐标原点、拱顶宽度为x轴、拱顶高度为y轴，在计算机中建立巷道断面平面坐标系；
16、b.在巷道断面平面坐标系中，设置巷道轮廓处的峰谷和/或峰底的中点为折弯坐标点；
17、c.在巷道断面平面坐标系中，设置峰谷和/或峰底的宽度为折弯宽度，设置峰谷和/或峰底的深度为折弯深度。
18、进一步的，钢带折弯作业完成后，去除钢带超出巷道断面拱宽的部分，以使折弯后的钢带能够完全贴合巷道拱顶。
19、进一步的，设置钢带的折弯长度形变损耗为1.2-1.5。
20、进一步的，自钢带的坐标原点起，沿钢带边缘设置长度刻度线。
21、进一步的，采用数控折弯机完成折弯作业；钢带在折弯过程中通过固定装置进行折弯固定。
22、一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作装置，该装置用于实现上述适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法。所述制作装置包括扫描仪、折弯机、行走机构、作业平台、控制装置；所述扫描仪设置在作业平台上或折弯机上，用于实时采集巷道断面三维数据，并通过信息传输线将数据传输至控制装置；所述折弯机固定设置在作业平台上，通过移动电缆线盘连接外部电源；所述行走机构用于执行控制装置传输的作业指令；所述作业平台设置在行走机构上，与行走机构固定连接，随行走机构同步运动；所述控制装置通过接受和处理所述扫描仪传输的巷道断面三维数据，并将所述巷道断面三维数据转换为作业指令，驱动和控制所述折弯机、行走机构作业。
23、进一步的，所述控制装置包括单片机和计算机；所述计算机设置在作业平台上；所述单片机设置在折弯机内部；所述单片机与计算机通过串口通信进行信息传输；所述单片机设置数据i/o模块、折弯控制模块、行走机构控制模块；所述计算机设置数据降噪模块、数据建模模块、折弯坐标模块；所述数据i/o模块通过串行端口与扫描仪连接，用于接收扫描仪传输的数据信息；所述数据降噪模块与数据i/o模块连接，用于对数据i/o模块传输的数据进行降噪处理，输出降噪后巷道断面三维数据；所述数据建模模块与数据降噪模块连接，用于接收数据降噪模块传输的降噪后巷道断面三维数据，并进一步建立巷道断面三维模型；所述折弯坐标模块与数据建模模块连接，用于接收数据建模模块传输的巷道断面三维模型，并计算输出巷道断面三维模型的坐标数据；所述折弯控制模块与折弯坐标模块连接，用于接收折弯坐标模块传输的坐标数据，通过串行端口与数显折弯机连接，用于向数显折弯机输出折弯作业指令；所述行走机构控制模块与行走机构连接，向行走机构传输前进、后退、转向等行走作业指令。
24、进一步的，所述控制装置还包括显示屏，所述显示屏设置在折弯机上，与单片机的输出端串口连接；所述显示屏与折弯坐标模块连接，用于接收折弯坐标模块传输的巷道断面平面坐标系，并展示巷道断面平面坐标系的坐标数据和折弯参数数据。
25、本专利技术的有益效果为：
26、1、本专利技术记载的支护钢带制作方法，采用三维激光扫描仪对巷道目标区域进行数据采集，具备高精度、高效率、高分辨率、数据获取全要素、数据为三维矢量的优点，同时三维激光扫描仪的非接触测量方式，采用非接触目标的方法，人员无需接触被测物体，即可直接采集物体表面的三维数据，降低了测量风险，能够保证数据采集的作业安全。
27、2、本专利技术记载的支护钢带制作方法，通过计算机内置的神经网络模型对采集的巷道三维模型数据进行降噪处理，能够通过生产作业持续输出的三维数据进行自适应学习和调整参数，无需手工调整；同时，还可以对输入数据进行处理和特征提取，生成更加有效的数据表示，更加有效的处理缺失数据和噪声数据。
28、3、本专利技术记载的支护钢带制作方法，基于巷道三维数据建立巷道轮廓模型，通过巷道三维模型平面坐标表示，能够指导作业人员高效率、高准确度的制作与巷道轮廓高贴合度的钢带，保证锚固作业的质量，保护了作业人员的人身财产安全。
29、4、本专利技术记载的支护钢带制作方法和装置，通过对钢带进行边缘刻度化，能够更加有效的提升作业人员折弯的准确度，同时将录入程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，通过三维激光扫描仪扫描获取巷道断面三维数据，巷道断面三维数据包括巷道断面的拱宽、拱高、拱面弧度。
3.根据权利要求2所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，三维激光扫描仪设置为：三维激光扫描仪位于巷道断面中央位置处；三维激光扫描仪初始作业时，其探头与巷道断面垂直对应；三维激光扫描仪的探头能够折弯设定角度；三维激光扫描仪的扫描半径≧5m。
4.根据权利要求1所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，通过计算机内置神经网络模型对巷道断面三维数据进行降噪处理；通过降噪处理去除采集的巷道断面轮廓中≦2厘米的峰谷和/或峰底数据。
5.根据权利要求1所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，钢带折弯参数包括折弯坐标点、折弯宽度、折弯深度。
6.根据权利要求5所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，建立巷道断面
7.根据权利要求1所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，钢带折弯作业完成后，去除钢带超出巷道断面拱宽的部分，以使折弯后的钢带能够完全贴合巷道拱顶。
8.根据权利要求7所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，设置钢带的折弯长度形变损耗为1.2-1.5。
9.根据权利要求7所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，自钢带的坐标原点起，沿钢带边缘设置长度刻度线。
10.根据权利要求7所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，采用数控折弯机完成折弯作业；钢带在折弯过程中通过固定装置进行折弯固定。
11.一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作装置，该装置用于实现权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述制作装置包括扫描仪、折弯机、行走机构、作业平台、控制装置；
12.根据权利要求11所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作装置，其特征在于，
13.根据权利要求11或12所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作装置，其特征在于，所述控制装置还包括显示屏，所述显示屏设置在折弯机上，与单片机的输出端串口连接；
...【技术特征摘要】
1.一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，通过三维激光扫描仪扫描获取巷道断面三维数据，巷道断面三维数据包括巷道断面的拱宽、拱高、拱面弧度。
3.根据权利要求2所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，三维激光扫描仪设置为：三维激光扫描仪位于巷道断面中央位置处；三维激光扫描仪初始作业时，其探头与巷道断面垂直对应；三维激光扫描仪的探头能够折弯设定角度；三维激光扫描仪的扫描半径≧5m。
4.根据权利要求1所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，通过计算机内置神经网络模型对巷道断面三维数据进行降噪处理；通过降噪处理去除采集的巷道断面轮廓中≦2厘米的峰谷和/或峰底数据。
5.根据权利要求1所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，钢带折弯参数包括折弯坐标点、折弯宽度、折弯深度。
6.根据权利要求5所述的一种适配巷道不平整轮廓的支护钢带制作方法，其特征在于，建立巷道断面平面坐标系包括以下步骤：
7.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈淼，涂宏远，臧传伟，张广超，王子辉，王肖珊，王皓，肖灿，郑江波，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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