1.一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1 、通过激光扫描仪对巷道顶板钢带进行采样得到采样点云信息；S2、利用kd树法对采样点云信息进行边界提取得到边界点云；S3、根据欧式距离聚类分割算法对边界点云进行分类后通过椭圆拟合提取锚孔边界点云，剔除钢带边界点云，并计算锚孔边界点云对应的拟合椭圆的中心坐标、长轴和短轴；S4、通过拟合椭圆中心附近的点云确定钻孔平面，并将椭圆中心转化到钻孔平面得到钻孔中心三维坐标；S5、根据钻孔中心三维坐标，控制钻臂进行锚杆支护作业；步骤S2中，进行边界提取的具体方法为：S201、从采样点云中选取一个点云a，设定k邻域，找到点云a周围最近的k个点的集合作为第一邻域集合，记为 ，对点a和第一邻域集合 内的所有点云进行最小二乘法拟合得到点云a的局部切平面；S202、在点云a的局部切平面上建立平面坐标系，以点云a到切平面投影 为坐标原点， 与 在平面上的投影 组成的向量为x轴，局部切平面的法向量与x轴的叉乘为y轴建立第一平面坐标系，将点云a和第一邻域集合 内的点全部投影到第一平面坐标系中；S203、在第一平面坐标系中，以点云a的投影a1为顶点，向第一邻域集合 内的各个点在第一平面坐标系中的投影作向量，计算任意相邻两个向量之间的夹角 ，若 ，则表示点云a为边界点，若 ，则表示点云a不是边界， 表示最大夹角阈值；S204、从采样点云中选取下一个点，重复步骤S201~S203，对所有点云进行判定，得到所有的边界点云集合 ；步骤S3中，对边界点云进行分类的具体方法为：S301、选取边界点云集合中的任意一点p放入聚类集 ，利用kd树找到边界点云集合 中距离点云p最近的k个点作为第二k邻域合集，记作 ；计算点云p到第二k邻域集合 中的各个点的欧氏距离r，将欧式距离小于聚类分割阈值 的点放入聚类集 ；S302、选取聚类集 中的一个点云q，利用kd树找到边界点云集合 的剩余点云中，距离点云q最近的k个点作为第三k邻域集合，计算点云q到第三k邻域集合中的各个点的欧氏距离，将欧式距离小于聚类分割阈值的点放入聚类集 ；S303、选取聚类集 中的下一个点云，重复步骤S303，直到聚类集 中的点不再增加；S304、在边界点云集合 的剩余点云中继续选取任意一点放入聚类集Q 2 ，重复步骤S301~S304，直到聚类集 中的点不再增加；S305、重复步骤S304、直至所有边界点云都放入聚类集，最终得到聚类集 ，T表示聚类集的个数；步骤S4具体包括以下步骤：S401、以拟合椭圆的中心为搜索中心，以拟合椭圆长轴和短轴的均值的m倍为搜索半径，利用kd树结构搜索在此区域的点云集 (h=1,2,…,H)，H表示 内点的个数；S402、由点云集 (h=1,2,…,H)进行平面拟合得到钻孔平面，拟合表达式为： ；其中， 表示拟合平面参数，拟合得到的钻孔平面方程为 ；S403、将步骤S3中计算得到的椭圆中心坐标从椭圆拟合平面坐标系转化到钻孔平面坐标系下，得到钻孔中心坐标（x 0 ，y 0 ），钻孔平面坐标系以点云集 (h=1,2,…,H)中任意一点为原点，任意向量为x轴，x轴与该平面法向量的叉乘为y轴；S404、通过钻孔平面方程，计算出钻孔中心三维坐标（ ）。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位方法，其特征在于，步骤S203中，最大夹角阈值的取值范围为：[ ]。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位方法，其特征在于，步骤S3中，利用椭圆拟合提取锚孔边界，剔除钢带边界的具体方法为：S306、对其中一个聚类集 中的所有点云通过最小二乘法拟合得到第一拟合平面，以第一拟合平面上任意一点为原点，在原点任意向量作为坐标系x轴，平面法向量与x轴叉乘作为y轴建立第二平面坐标系，将 中的所有点云投影到拟合平面上得到第二平面坐标系下的坐标集 ；S307、对坐标集 进行平面椭圆拟合，计算拟合误差G；S308、对其它聚类集重复步骤S306~S307；S309、判断各个聚类集 是否为钻孔边界点云集，判断依据为：若 ，则该聚类集不是钻孔边界点云集，剔除，若 ，则该聚类集是钻孔边界点云集，保留，其中， 表示拟合误差阈值，N表示聚类集内的点云个数；S310、对保留的聚类集，通过拟合椭圆表达式计算拟合椭圆的椭圆中心、长轴和短轴。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位方法，其特征在于，步骤S307中，拟合椭圆表达式为： ；式中， ， ， ， ， ， 为椭圆参数， ， x ， y 分别表示横纵坐标；拟合优化函数表达式为： ；拟合误差G的计算公式为： ；其中，（ ）表示坐标集 中第n个点云的坐标， N 表示聚类集 中的点云个数。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位方法，其特征在于，步骤S403中，坐标转化的计算公式为： ；其中， 为两个坐标系之间的旋转角度，（ ）表示钻孔平面坐标系原点在椭圆拟合平面的坐标，（x 0 ，y 0 ）表示坐标转化后，即钻孔平面坐标系下钻孔中心的坐标。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位方法，其特征在于，步骤S5中，还包括将钻孔中心三维坐标转化到锚护机器人坐标系下的步骤。
7.一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位系统，其特征在于，用于实施权利要求1所述的一种基于激光扫描仪的矿井巷道顶板钢带钻孔定位方法，包括：激光扫描仪和机载数据处理终端；机载数据处理终端内设置有：边界提取单元：用于将激光扫描仪采集到的散乱环境点云利用kd树法提取出边界点云集；聚类分割单元：用于利用欧式距离聚类分割算法从边界点云集中选择出钻孔边界点云集；坐标计算单元：用于通过钻孔边界点云集计算得到钻孔中心位置的三维坐标，实现钻孔定位。
