英国MDL C-ALS 
    地下空区三维激光扫描仪的应用 
     
     
    废弃矿以及矿山开采中造成的采空区对于民众生活、**机构、开发商和采矿公司而言，都存在巨大的现实危害。 最严重的威胁在于，由于自然和人为的原因，使得空腔坍塌、沉降和向地表移动。 
     
    要解决问题，首先必须对这些空腔进行精确的勘查。不过，传统的勘查技术都只能给出二维结果，需要经验进行分析辨识且 
    成本高昂、危险性大、费工费时，很多情况下不实用也不可行。 
     
    英国MDL地下空区三位激光扫描仪能通过预先钻的洞，置入到空区内部，快速而安全地勘查矿内工作区。 
     
     
     
     
    C-ALS 特点 
    MDL 的 C-ALS 系统采用的自导航、 “机械化”机器人探针，可进入干燥的矿内工作区或采空区进行勘查。 设备的直径只有 50mm，可以置入到直径不低于 65 mm 的预先钻好的探洞中，利用前部微型激光扫描仪，测量空区的三维形状以及表面反射性。 
    一般标准配置的C-ALS设备可以下探到 300m 的深度，上探或水平探测的距离为 100m。 
     
    **61692; 在完全安全的情况下，勘查危险的地下矿内工作区。 
    **61692; 数分钟就能查看三维结果，无需等待数日 
    **61692; 自动扫描操作 
    **61692; 灵活的使用方法 
    **61692; 体积小，运输方便 
    **61692; 360°扫描覆盖范围，没有“盲点” 
    **61692; 高精度&准确的采空区、空间测量 
    C-ALS 优势 
     
    C-ALS 系统 
    一套完整的 C-ALS 系统由以下部件构成： 
     
    1、 马达驱动高反射率激光扫描头。 
     两个轴的摇动与倾斜范围是 360º，确保空腔视角不受限制。 角度编码器提供 0.1º分辨率的角度测量，对应扫描增量为0.1º。 
    测量原理是“Time of flight脉冲激光”。 
    激光（1 类人眼安全，符合 FDA 和 IEC 标准）脉冲，发射到目标并从目标反射回来。 用时间乘以光速，然后除以二（双向距离测量），得到与目标之间的距离。 
    测量绝对精度是 5cm，重复精度/分辨率是 1cm。 最大测程是 150m。 扫描采样率高达650,000 次读数/小时（200 次读数/秒）。 
     
    2、一个集成在 C-ALS 中的定制设计的 3D“导航”模块，它在扫描探头进入探洞期间跟踪 C-ALS 探头的位置和方向，确定 C-ALS 探头最终的 x、y、z 坐标和方位角。 
    导航模块包含一个 3 轴磁通量闸门磁强计和一个 3 轴加速计。 这两个传感器系统的组合，可以确定 C-ALS 探头的倾斜角、滚动角和方位角。通过加速计子系统确定倾斜角和滚动角，从而测量重力。 已知倾斜角和滚动角之后，就使用磁强计来确定系统方位角。 知道了倾斜角和滚动角，就能确定地球本地磁场的水平分量；通过此信息确定方位角。 
     
     
    孔探针长一米，带有不锈钢或轻量的铝外壳 
     
    50mm直径 C-ALS 扫描头的近距离外观图，显示了激光**、**和摄像头孔 
     
     
     
    3、 一个可选的“头锥”摄像头和红外线LED照明系统也集成到探头中。 
     
     
    此系统有两个用途： 
     
    **61548; 精确地测量探洞口与探洞空腔突破点之间的距离。扫描头和旋转水平轴部分必须从探洞进入空腔足够的深度，以摆脱钻洞的限制，使运动不受限制。不过，C-ALS 不要“自由下落”到空腔底部。如果发生此情况，在收回设备时难以避免发生损坏。 
    **61548; 检查钻洞的情况摄像头将拍下所有障碍物或探洞内凸出处，从而避免 C-ALS 发生损坏。 
     
    4、 还可提供一个探针延伸件选件，连接到 C-ALS 探头。包含一个用于 Boretrak 稳定杆的接口。延伸件还可充当稳定器，例如在空腔中，可以减少 C-ALS在勘查期间沿着轴发生扭转的可能性。 
     
     
    5、一个凯夫拉 （Kevlar） 多心C-ALS 电缆，向探针提供电力，并在探头与地面之间传送数据。电缆和接口经久耐用，断裂应力为 500kg 。 电缆可在没有Boretrak 稳定杆的情况下，用来将 C-ALS 置入到没有磁**的区域。 
     
     
     
    电缆每隔一米，用红色与黑色的橡胶块交替标记，以在探针的部署期间便于精确地读取Boretrak 读数。 
     
    6、 C-ALS 电缆连接到一个位于地表的控制盒。在结实防水的外壳内，有一个内部电池组、一个电源转换器，和一个头锥摄像头的视频接口。 还有一个以太网或 WiFi 接口，允许连接到 PC，对 C-ALS 探针实施远程控制。 
     
     
    7、一部坚固耐用的平板电脑，用来控制、操作和记录探针读数和影像。它运行C-ALS Control 软 件 和MDL 的 ModelAce® 软件，在完成扫描后几分钟内，就能（现场）处理和查看三维数据点云。 
     
     
    8、一组碳素纤维 Boretrak 杆（每节长 1m 或 2m），用来向上或沿着洞推动 C-ALS，并在高磁场环境下提供探头方位（此环境下指南针变得不可靠）。 Boretrak® 杆是柔性铰接的，不会扭曲，因此探头的方位角将保持恒定，它们可以沿着已知方位连接探头，从而在扫描操作开始时确定探头方向。这些杆很轻（每 2 m重 900g）。 每个杆子都有快速脱扣接头，可连接到其他杆上以便延伸布设深度。 
     
    9、可选的重载型线缆、绞盘和三脚架，用以便利探头向下放和回收。 
     
     
    C-ALS 操作方式 
     
    1) 钻直径不低于 65mm 的洞中，贯穿入待探测空腔。 
    2) 将 C-ALS 系 统 沿 探 洞 置 入 到 空 腔 中 ，每 隔 2 米 取 一 次 Boretrak®“NavSystem”导航系统读数。 
    3) C-ALS 离开钻洞，进入空腔。 C-ALS“头锥”摄像头可以图像的方式确认是否已进入空腔。 
    4) 选择“扫描方式”（水平和/或垂直）和“测量间隔”，对空腔执行“自动激光扫描”。 
    5) 实时**扫描。 
    控制平板电脑上可以实时提供关于勘查当前状态的信息：已用时间；估计完成时间；探头的水平和垂直角度；并显示过程中每个已扫描截面的实际情况。 
     
    6) 使用 MDL 的 ModelAce® 软件套件，处理激光扫描“点云”数据集。 
     
     
    7) 数据导出到各种第三方 CAD 软件包。 
     
    8) 通过使用 MDL 的 ModelAce® 软件，多个 C-ALS 点云扫描“缝合”在一起，提供“合成的”三维参考模型。