Lixel X1 SLAMスキャナの体積測定への応用
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プロジェクトの背景
体積測定は、土木建設、鉱山管理、農業生産などの産業にとって、生産計画の策定、資材の在庫、鉱物埋蔵量の在庫、農業生産高の把握などの重要な手段です。
杭表面の傾斜の変化が異なるため、一点測定では杭の実際の形状を反映できないことが多く、データの精度に誤差が大きく、面積の大きい杭の管理には適しておらず、時間と労力がかかります。
鉱山の堆積物、穀物の堆積物、基礎ピット、船舶サイロなどの不規則な3次元構造を持つ点群モデルは、ハンドヘルドレーザースキャナーでスキャンすることで取得できます。体積、面積、容量を簡単に計算できます。
Lixel X1 は、その便利な収集方法、効率的なデータ処理、高精度により、エンジニアリング、鉱業、農業などの業界の杭測定シナリオで広く使用されています。
伝統的な測定方法
従来の方法は、トータルステーションまたは GPS と RTK を使用して鉱床の表面上の離散点の座標を測定し、鉱石の山の体積を計算することです。
これらの堆積物の表面形状は複雑であるため、測定点が限られており、標高が確認できない箇所もあります。実際の状況では、等高線シミュレーションによってのみ堆積量を計算できます。
写真測量ソリューションの観点から見ると、一部の杭のポイントペアを一致させることが難しく、その結果、高密度の画像の一致精度が低下し、測定誤差が大きくなります。
従来の測定方法の欠点
1.効率が低い: 従来のソリューションでは、シングルポイント測定方式を採用しており、トータルステーションでシングルポイントデータを記録する必要があり、一度に記録できるシングルポイントデータは1つだけです。
2. 労働力と人員の専門性: トータル ステーション オペレーター 1 名、ミラー ポール シフター 2 名、レコーダー 1 名が必要であり、高度な専門的測定スキルも必要です。
3. 精度が低い: 単一ポイントのデータしか収集できないため、データ収集が不完全になる問題が発生することが多く、体積計算の精度が低くなります。
Lixel X1 モバイルレーザースキャンソリューション
Lixel X1は、SLAM技術（リアルタイム測位およびマッピング技術、ハードウェアとソフトウェアの統合スキーム、マルチセンサーのマイクロ秒クロック同期、およびリアルタイム再構築アルゴリズム）を採用しています。さまざまな未知の環境でも、GNSS信号なしで正確で真のカラーポイントクラウドデータを簡単かつ便利に収集できます。
杭エリアをスキャンすると、杭の実際の構造を反映した点群データを取得できます。
LixelStudio 後処理ソフトウェアを利用することで、点群に基づいて杭の 3D モデルを正確にフィッティングしたり、点群データを直接使用して点群の迅速な体積計算を実現したりできます。
Lixel X1ソリューションの利点
1.リアルタイム解決： リアルタイムデータデコード機能により、スキャン後すぐに利用可能なデータをエクスポートできます。LixelGOモバイルソフトウェアでは、点群効果をリアルタイムでモニタリングしてデータ品質を確保し、臨場感あふれるスキャン体験を提供します。
2.高効率： 90分間の超長時間連続稼働と、中断地点からのスキャン再開能力の高さ。大規模なシーンでも分割操作は不要。点群データを一度に連続的に取得できるため、後処理データ登録にかかる時間を節約できます。
3.豊富な情報収集： 高精度ビジョンとレーザー融合技術により、リアルタイムでリアルカラーのポイントクラウドを生成し、現実世界を再現します。特に、微細なテクスチャや不規則な構造の計測において、カラーポイントクラウドは3Dモデリング、構造ベクトル化、構造属性認識のための直感的なリファレンスとなり、後続のモデリング作業の負荷を大幅に軽減し、作業効率を向上させます。
問題から解決策へ
従来の測定方法と比較して、モバイル 3D レーザー スキャン テクノロジを使用すると、より効率的にポイント クラウド データを取得でき、必要なオペレーターの数も少なくなります。
1000平方メートルのスキャンエリアを例に挙げます。
– オンサイトスキャン： オンサイトデータ収集、リアルタイム再構築、10 分。
– オフサイトデータ処理: データ後処理担当者 1 名。
ワークフロー
計画ルート:
杭打ちエリアの現地調査を実施し、点群の密度と品質を確保するため、20メートル以内の蛇行軌道を採用する予定です。同時に、スキャンルートの開始点と終了点が重なるように配置します。点群の重なりが発生した場合は、オペレーターが後処理で修正・最適化することができます。
データキャプチャ:
オペレーターはLixel X1を手持ちで持ち、計画されたルートに沿って杭打ちエリアをスキャンします。作業中はステーションの変更や後工程でのアライメント補正が不要で、現場でのスムーズなスキャンが可能です。また、オペレーターはストップアンドゴー方式でコントロールポイントを収集し、ジオリファレンスを実現します。
同時に、オペレーターはLixel GOアプリを通じて、取得経路、相対位置、レーザーポイントクラウド効果、コントロールポイントリスト、そしてスキャンの誤りや欠落状況をリアルタイムで確認できます。現場でのスキャンは15分かかります。
データ処理
LixelStudio 3D 後処理ソフトウェアを使用してトゥルーカラーのポイント クラウド モデルと DEM モデルを生成することで、その後の杭の体積計算が容易になります。
カラーポイントクラウドデータ：
地上フィルター機能を使用して地上点を分類し、DEMモデルを自動生成します。DEMモデルは以下のようになります。
データ検証:
得られた点群データは、現場の5つの検査点の座標と照合され、平面精度の平均二乗誤差は0.029メートル、標高精度の平均二乗誤差は0.004メートルでした。全体的な精度誤差は3センチメートル以内であり、杭測定の精度要件を満たしています。
結論
Lixel X1モバイルレーザースキャナーは、マルチソースデータフュージョンSLAM（Scanning Multi-Source Data Fusion）により、杭の全体構造を迅速に取得できます。スキャン完了後、点群データを直接エクスポートして処理できます。Lixelstudioソフトウェアソリューションと組み合わせることで、ユーザーは3Dモデルデータを自動的に生成し、杭の長さ、幅、サイズ、体積をより直感的で便利に測定できるため、従来の方法に比べて作業効率が10倍以上向上します。
Lixel X1ソリューションは、いつでもどこでも計測と在庫管理を実施できるため、現場での時間を節約し、データ処理の効率と結果の精度を大幅に向上させ、単一操作にかかる経済的コストと時間的コストを大幅に削減します。Lixelスキャナーは一体型設計で、片手で握りやすく、身体への負担を軽減します。さらに、バックパック、車両、ドローンなど、多様な用途に対応できるLixel X1スキャナーは、様々なシナリオや用途で活用できます。
