Aplicação do scanner Lixel X1 SLAM na medição de volume

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Histórico do Projeto

A medição de volume é um meio importante para indústrias como construção de engenharia, gestão de mineração e produção agrícola formularem planos de produção, inventariarem materiais, inventariarem reservas minerais e compreenderem a produção agrícola.

Devido às diferentes mudanças de declive da superfície da pilha, a medição de ponto único muitas vezes não consegue refletir o formato mais real da pilha, e a precisão dos dados tem um grande erro e não é adequada para o gerenciamento da pilha com uma grande área, o que consome tempo e exige muito trabalho.
Modelos de nuvem de pontos com estruturas tridimensionais irregulares, como montes de minas, montes de grãos, fossos de fundação e silos de navios, são obtidos por escaneamento com um scanner a laser portátil. Calcule facilmente volume, área ou capacidade.

O Lixel X1 tem sido amplamente utilizado em cenários de medição de estacas em setores como engenharia, mineração e agricultura devido ao seu método de coleta conveniente, processamento de dados eficiente e alta precisão.

Métodos de Medição Tradicionais

O método tradicional é usar estação total ou GPS e RTK para medir as coordenadas de pontos discretos na superfície dos depósitos e, então, calcular o volume das pilhas de minério.

Devido à complexa forma da superfície desses depósitos, os pontos medidos são limitados e algumas elevações não podem ser observadas. Em situações reais, o volume da pilha só pode ser calculado por meio de simulação de curva de nível;

Em termos de solução de fotogrametria, é difícil combinar pares de pontos de algumas pilhas, resultando em baixa precisão de correspondência de imagens densas e erros de medição significativos.

Desvantagens dos métodos de medição tradicionais

1. Baixa eficiência: a solução tradicional adota o método de medição de ponto único, que requer que a estação total registre dados de ponto único, e apenas um único ponto de dados pode ser registrado por vez

2. Profissionalismo de mão de obra e pessoal: são necessários 1 operador de estação total, 2 deslocadores de pólos de espelho e 1 registrador, além de altas habilidades profissionais de medição.

3. Baixa precisão: só consegue coletar dados de um único ponto, muitas vezes enfrentando o problema de coleta de dados incompleta, resultando em baixa precisão do cálculo de volume.

Solução de digitalização a laser móvel Lixel X1

O Lixel X1 adota a tecnologia SLAM (tecnologia de posicionamento e mapeamento em tempo real, esquema de integração de hardware e software, sincronização de relógio multissensor em microssegundos e algoritmo de reconstrução em tempo real). Em vários ambientes desconhecidos, ele pode coletar de forma fácil e conveniente dados de nuvem de pontos precisos e em cores reais sem sinal GNSS.

Após escanear a área da pilha, podemos obter dados de nuvem de pontos que refletem a estrutura real da pilha.

Ao contar com o software de pós-processamento LixelStudio, o modelo 3D da pilha pode ser ajustado com precisão de acordo com a nuvem de pontos, ou os dados da nuvem de pontos podem ser usados diretamente para obter um cálculo rápido do volume da nuvem de pontos.

A vantagem da solução Lixel X1

1. Resolução em tempo real: A decodificação de dados em tempo real permite exportar os dados disponíveis imediatamente após a digitalização. No software móvel LixelGO, você pode monitorar o efeito da nuvem de pontos em tempo real para garantir a qualidade dos dados, proporcionando uma experiência de digitalização imersiva.

2.Alta eficiência: 90 minutos de operação contínua ultralonga e alta capacidade de retomar a varredura a partir do ponto de interrupção. Cenas grandes não requerem operações segmentadas. Os dados da nuvem de pontos podem ser obtidos continuamente, economizando tempo no registro de dados pós-processamento.

3. Coleção rica de informações: Visão de alta precisão e tecnologia de fusão a laser geram nuvens de pontos em cores reais em tempo real para reproduzir o mundo real. Especialmente para a medição de texturas detalhadas e estruturas irregulares, as nuvens de pontos em cores podem fornecer referências intuitivas para modelagem 3D, vetorização de estruturas e reconhecimento de atributos estruturais, o que reduz significativamente a carga de trabalho da modelagem subsequente e melhora a eficiência do trabalho.

Dos problemas às soluções

Em comparação aos métodos de medição tradicionais, o uso da tecnologia de escaneamento a laser 3D móvel permite obter dados de nuvem de pontos de forma mais eficiente e requer menos operadores.

Tomando como exemplo uma área de digitalização de 1000 metros quadrados:

– Digitalização no local: 1 pessoa para coleta de dados no local, reconstrução em tempo real, 10 minutos.

– Processamento de dados fora do local: 1 pessoa para pós-processamento de dados.

Fluxo de trabalho

Rota de planejamento:

Ao realizar levantamentos in loco da área da pilha, planejamos adotar uma trajetória serpentina, com um intervalo de no máximo 20 metros entre os caminhos, a fim de garantir a densidade e a qualidade da nuvem de pontos. Ao mesmo tempo, fazemos com que os pontos inicial e final da rota de varredura se sobreponham. Quando ocorre a formação de camadas de nuvem de pontos, os operadores podem corrigi-la e otimizá-la durante o pós-processamento.

Captura de dados:

O operador segura o Lixel X1 manualmente para escanear a área da pilha de acordo com a rota planejada. Durante a operação, não há necessidade de trocar de estação ou corrigir o alinhamento após o processo, resultando em uma varredura tranquila no local. O operador também coleta alguns pontos de controle em um sistema de parada e avanço para realizar o georreferenciamento.

Ao mesmo tempo, os operadores também podem visualizar o caminho de aquisição, a posição relativa, o efeito da nuvem de pontos do laser, a lista de pontos de controle, bem como a situação de varredura incorreta ou perdida em tempo real através do aplicativo Lixel GO. A varredura no local leva 15 minutos.

Processamento de dados

Utilizando o software de pós-processamento LixelStudio 3D para gerar modelos de nuvem de pontos em cores reais e modelos DEM, facilitando o cálculo subsequente do volume da pilha.

Dados da nuvem de pontos coloridos:

Utilizamos nossa função de filtro de solo para classificar os pontos de solo e gerar automaticamente o modelo DEM. O modelo DEM é mostrado abaixo:

 Verificação de dados:

Os dados da nuvem de pontos resultantes foram verificados com as coordenadas de cinco pontos de verificação no local, e o erro quadrático médio da precisão do plano foi de 0,029 metros, e o erro quadrático médio da precisão da elevação foi de 0,004 metros. O erro de precisão geral está dentro de 3 centímetros, o que atende aos requisitos de precisão da medição de estacas.

Conclusão

O scanner a laser móvel Lixel X1 pode obter rapidamente a estrutura completa da pilha por meio da fusão de dados de múltiplas fontes (SLAM). Os dados da nuvem de pontos podem ser exportados diretamente para processamento após a conclusão da digitalização. Combinados com a solução de software Lixelstudio, os usuários podem gerar dados de modelo 3D automaticamente, e o comprimento, a largura, o tamanho e o volume da pilha podem ser medidos de forma mais intuitiva e conveniente, aumentando a eficiência operacional em mais de 10 vezes em relação aos métodos tradicionais.

A solução Lixel X1 permite realizar medições e inventários a qualquer hora e em qualquer lugar, economizando tempo no local e melhorando significativamente a eficiência do processamento de dados e a precisão dos resultados, reduzindo significativamente os custos econômicos e de tempo de uma única operação. O design integrado do scanner Lixel é fácil de segurar com uma mão, o que o torna confortável. E sua versatilidade, incluindo mochila, veículo e drone, facilita o uso do scanner Lixel X1 em mais cenários e aplicações diferentes.