Aplicación del escáner SLAM Lixel X1 en la medición de volumen
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Antecedentes del proyecto
La medición del volumen es un medio importante para industrias como la construcción de ingeniería, la gestión minera y la producción agrícola para formular planes de producción, inventariar materiales, inventariar reservas minerales y comprender la producción agrícola.
Debido a los diferentes cambios de pendiente de la superficie del pilote, la medición de un solo punto a menudo no puede reflejar la forma más real del pilote, y la precisión de los datos tiene un gran error y no es adecuada para la gestión del pilote con un área grande, lo que requiere mucho tiempo y mano de obra.
Los modelos de nubes de puntos con estructuras tridimensionales irregulares, como montones de minas, montones de grano, fosos de cimentación y silos de barcos, se obtienen escaneando con un escáner láser portátil. Calcule fácilmente el volumen, el área o la capacidad.
Lixel X1 se ha utilizado ampliamente en escenarios de medición de pilotes en industrias como ingeniería, minería y agricultura debido a su conveniente método de recopilación, procesamiento de datos eficiente y alta precisión.
Métodos de medición tradicionales
El método tradicional es utilizar una estación total o GPS y RTK para medir las coordenadas de puntos discretos en la superficie de los depósitos y luego calcular el volumen de las pilas de mineral.
Debido a la compleja forma de la superficie de estos depósitos, los puntos de medición son limitados y algunas elevaciones no se pueden observar. En situaciones reales, el volumen del pilote solo puede calcularse mediante simulación de curvas de nivel.
En términos de solución de fotogrametría, es difícil hacer coincidir pares de puntos de algunas pilas, lo que genera una precisión deficiente en la coincidencia de imágenes densas y errores de medición significativos.
Desventajas de los métodos de medición tradicionales
1. Baja eficiencia: la solución tradicional adopta un método de medición de un solo punto, que requiere que la estación total registre datos de un solo punto, y solo se puede registrar un solo dato de punto a la vez.
2. Profesionalismo laboral y de personal: se requieren 1 operador de estación total, 2 desplazadores de polos de espejo y 1 registrador, así como altas habilidades de medición profesional.
3. Poca precisión: solo puede recopilar datos de un solo punto, por lo que a menudo enfrenta el problema de una recopilación de datos incompleta, lo que resulta en una baja precisión en el cálculo del volumen.
Solución de escaneo láser móvil Lixel X1
Lixel X1 adopta la tecnología SLAM (es decir, tecnología de posicionamiento y mapeo en tiempo real, esquema de integración de hardware y software, sincronización de reloj de microsegundos de múltiples sensores y algoritmo de reconstrucción en tiempo real. En varios entornos desconocidos, puede recopilar de manera fácil y conveniente datos de nubes de puntos de color precisos y verdaderos sin señal GNSS.
Después de escanear el área de la pila, podemos obtener datos de nube de puntos que reflejan la estructura real de la pila.
Al confiar en el software de posprocesamiento LixelStudio, el modelo 3D de la pila se puede ajustar con precisión de acuerdo con la nube de puntos, o los datos de la nube de puntos se pueden usar directamente para lograr un cálculo rápido del volumen de la nube de puntos.
La ventaja de la solución Lixel X1
1.Resolución en tiempo real: La decodificación de datos en tiempo real permite exportar los datos disponibles inmediatamente después del escaneo. Con el software móvil LixelGO, puede monitorear el efecto de la nube de puntos en tiempo real para garantizar la calidad de los datos y ofrecer una experiencia de escaneo inmersiva.
2.Alta eficiencia: 90 minutos de tiempo de operación continua ultralargo y alta capacidad para reanudar el escaneo desde el punto de interrupción. Las escenas grandes no requieren operaciones segmentadas. Los datos de la nube de puntos se pueden obtener de forma continua e inmediata, ahorrando tiempo en el registro de datos de posprocesamiento.
3. Recopilación de información enriquecida: La visión de alta precisión y la tecnología de fusión láser generan nubes de puntos de color real en tiempo real para simular el mundo real. Especialmente para la medición de texturas detalladas y estructuras irregulares, las nubes de puntos de color proporcionan referencias intuitivas para el modelado 3D, la vectorización de estructuras y el reconocimiento de atributos estructurales, lo que reduce considerablemente la carga de trabajo del modelado posterior y mejora la eficiencia del trabajo.
De los problemas a las soluciones
En comparación con los métodos de medición tradicionales, el uso de la tecnología de escaneo láser 3D móvil para obtener datos de nubes de puntos es más eficiente y requiere menos operadores.
Tomando como ejemplo un área de escaneo de 1000 metros cuadrados:
– Escaneo in situ: 1 persona para recolección de datos en sitio, reconstrucción en tiempo real, 10 minutos.
– Tratamiento de datos fuera del sitio: 1 persona para post procesamiento de datos.
Flujo de trabajo
Planificación de ruta:
Al realizar estudios in situ del área de la pila, planeamos adoptar una trayectoria serpenteante, con un intervalo máximo de 20 metros entre las trayectorias, para garantizar la densidad y la calidad de la nube de puntos. Al mismo tiempo, superponemos los puntos de inicio y fin de la ruta de escaneo. Cuando se produce la estratificación de la nube de puntos, los operadores pueden corregirla y optimizarla durante el posprocesamiento.
Captura de datos:
El operador sostiene el Lixel X1 con la mano para escanear el área de la pila según la ruta planificada. Durante la operación, no es necesario cambiar de estación ni corregir la alineación posteriormente, lo que resulta en un escaneo in situ fluido. El operador también recopila puntos de control con paradas y arranques para realizar la georreferenciación.
Al mismo tiempo, los operadores pueden visualizar la ruta de adquisición, la posición relativa, el efecto de la nube de puntos láser, la lista de puntos de control y la situación de escaneos incorrectos o fallidos en tiempo real a través de la aplicación Lixel GO. El escaneo in situ tarda 15 minutos.
Proceso de datos
Mediante el uso del software de posprocesamiento 3D LixelStudio para generar modelos de nubes de puntos y modelos DEM en color real, facilitando el cálculo posterior del volumen de la pila.
Los datos de la nube de puntos de color:
Utilizamos nuestra función de filtro de terreno para clasificar los puntos de terreno y generar automáticamente el modelo DEM. El modelo DEM se muestra a continuación:
Verificación de datos:
Los datos de la nube de puntos resultante se verificaron con las coordenadas de cinco puntos de control in situ, y el error cuadrático medio de la precisión del plano fue de 0,029 metros, mientras que el error cuadrático medio de la precisión de la elevación fue de 0,004 metros. El error de precisión general es de 3 centímetros, lo que cumple con los requisitos de precisión para la medición de pilotes.
Conclusión
El escáner láser móvil Lixel X1 puede obtener rápidamente la estructura completa del pilote mediante la fusión de datos SLAM de múltiples fuentes. Los datos de la nube de puntos se pueden exportar directamente para su procesamiento una vez finalizado el escaneo. En combinación con la solución de software Lixelstudio, los usuarios pueden generar automáticamente datos de modelos 3D y medir la longitud, el ancho, el tamaño y el volumen del pilote de forma más intuitiva y cómoda, lo que aumenta la eficiencia operativa más de diez veces con respecto a los métodos tradicionales.
La solución Lixel X1 permite realizar mediciones e inventarios en cualquier momento y lugar, ahorrando tiempo en sitio y mejorando significativamente la eficiencia del procesamiento de datos y la precisión de los resultados, reduciendo considerablemente los costos económicos y de tiempo de una sola operación. El diseño integrado del escáner Lixel es fácil de sujetar con una mano, lo cual es cómodo para el usuario. Su versatilidad, como mochila, vehículo y dron, facilita la compatibilidad del escáner Lixel X1 con una amplia variedad de escenarios y aplicaciones.
