Aplicación del escáner Lixel X1 SLAM en la medición de volúmenes

Utilice el escáner SLAM Lixel X1 para generar modelos de nubes de puntos en color real y modelos DEM, más sencillos para facilitar el cálculo posterior del volumen de los pilotes.

Antecedentes del proyecto

La medición de volúmenes 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 una gran superficie, lo que requiere mucho tiempo y trabajo.

Los modelos de nubes de puntos con estructuras tridimensionales irregulares, como escombreras de minas, montones de grano, fosos de cimentación y silos de barcos, se obtienen escaneando con un escáner láser manual. Calcule fácilmente el volumen, el área o la capacidad.

El Lixel X1 se ha utilizado ampliamente en escenarios de medición de pilotes en industrias como la ingeniería, la minería y la agricultura debido a su cómodo método de recopilación, su eficiente procesamiento de datos y su alta precisión.

Métodos de medición tradicionales

El método tradicional consiste en utilizar una estación total o GPS y RTK para medir las coordenadas de puntos discretos en la superficie de los yacimientos y, a continuación, calcular el volumen de los pilotes de mineral.

Debido a la compleja forma de la superficie de estos yacimientos, los puntos medidos son limitados, y algunas elevaciones no pueden observarse. En situaciones reales, el volumen de los pilotes sólo puede calcularse mediante simulación de curvas de nivel;

En cuanto a la solución fotogramétrica, es difícil hacer coincidir los pares de puntos de algunos pilotes, lo que da lugar a una escasa precisión de coincidencia de imágenes densas y a errores de medición significativos.

Desventajas de los métodos de medición tradicionales

1.Baja eficiencia: la solución tradicional adopta el método de medición de punto único, que requiere una estación total para registrar datos de punto único, y sólo se pueden registrar datos de un punto único a la vez

2.Mano de obra y profesionalidad del personal: se requiere 1 operador de estación total, 2 cambiadores de polos de espejo y 1 registrador, así como altos conocimientos profesionales de medición.

3.Poca precisión: sólo puede recopilar datos de un único punto, por lo que a menudo se enfrenta al problema de la recopilación incompleta de datos, lo que da como resultado una baja precisión en el cálculo del volumen.

Solución de escaneado láser móvil Lixel X1

El 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 multisensor y algoritmo de reconstrucción en tiempo real. En diversos entornos desconocidos, puede recopilar de forma fácil y cómoda datos precisos y reales de nubes de puntos en color sin señal GNSS.

Tras escanear el área del pilote, podemos obtener datos de nubes de puntos que reflejan la estructura real del pilote.

Mediante el software de postprocesamiento LixelStudio, el modelo 3D del pilote se puede ajustar con precisión de acuerdo con la nube de puntos, o los datos de la nube de puntos se pueden utilizar directamente para lograr un rápido cálculo 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 escaneado. En el software móvil LixelGO, puede supervisar el efecto de la nube de puntos en tiempo real para garantizar la calidad de los datos, proporcionando una experiencia de escaneado envolvente.

2.Alta eficiencia : 90 minutos de tiempo de funcionamiento continuo ultralargo y alta capacidad para reanudar el escaneado desde el punto de interrupción. Las escenas grandes no requieren operaciones segmentadas, los datos de la nube de puntos se pueden obtener continuamente de una sola vez, ahorrando tiempo para el registro de datos de post-procesamiento

3.Amplia recopilación de información: La visión de alta precisión y la tecnología de fusión láser generan nubes de puntos de color real en tiempo real para hermanar el mundo real. Especialmente para la medición de algunas texturas detalladas y estructuras irregulares, las nubes de puntos de color pueden proporcionar referencias intuitivas para el modelado 3D, la vectorización de estructuras y el reconocimiento de atributos estructurales, lo que reduce en gran medida 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 escaneado láser 3D móvil para obtener datos de nubes de puntos es más eficiente y requiere menos operarios.

Tomando como ejemplo un área de escaneado de 1000 metros cuadrados:

- Escaneado in situ: 1 persona para la recogida de datos in situ, reconstrucción en tiempo real, 10 minutos.

- Procesamiento de datos fuera del emplazamiento: 1 persona para el postprocesamiento de datos.

Flujo de trabajo

Planificación de la ruta:

Al realizar estudios in situ de la zona de la pila, planificamos la adopción de una trayectoria serpenteante, con un intervalo de no más de 20 metros entre las trayectorias, a fin de garantizar la densidad y la calidad de la nube de puntos. Al mismo tiempo, hacemos que los puntos inicial y final de la ruta de exploración se solapen. Cuando se produce la superposición de nubes de puntos, los operadores pueden corregirla y optimizarla durante el postprocesamiento.

Captura de datos:

El operador sujeta el Lixel X1 con la mano para escanear el área de la pila de acuerdo con la ruta planificada. Durante la operación, no es necesario cambiar de estación ni corregir la alineación en el postproceso, lo que da como resultado un escaneado in situ sin problemas. El operario también puede recoger algunos puntos de control para realizar la georreferenciación.

Al mismo tiempo, los operadores también pueden ver la ruta de adquisición, la posición relativa, el efecto de la nube de puntos láser, la lista de puntos de control, así como la situación de escaneado incorrecto o fallido en tiempo real a través de la APP Lixel GO. El escaneado in situ dura 15 minutos.

Procesamiento de datos

Utilizando el software de postprocesamiento LixelStudio 3D para generar modelos de nubes de puntos en color real y modelos DEM, facilitando el cálculo posterior del volumen de los pilotes.

Los datos de la nube de puntos en color :

Utilizamos nuestra función de filtro de tierra para clasificar los puntos de tierra 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 comprobación in situ, y el error cuadrático medio de la precisión del plano fue de 0,029 metros, y el error cuadrático medio de la precisión de la elevación fue de 0,004 metros. El error de precisión global está dentro de los 3 centímetros, lo que cumple los requisitos de precisión de la medición de pilotes.

Conclusión

El escáner láser móvil Lixel X1 puede obtener rápidamente la estructura completa del pilote a través de la fusión de datos multifuente SLAM. Los datos de la nube de puntos pueden exportarse directamente para su procesamiento una vez finalizado el escaneado. Combinando con la solución de software Lixelstudio, los usuarios pueden generar datos de modelos 3D automáticamente y la longitud, anchura, tamaño y volumen del pilote se pueden medir de forma más intuitiva y conveniente, aumentando la eficiencia de la operación más de 10 veces de los métodos tradicionales.

La solución Lixel X1 puede realizar mediciones e inventarios en cualquier momento y lugar, lo que ahorra tiempo in situ y mejora significativamente la eficiencia del procesamiento de datos y la precisión de los resultados, reduciendo en gran medida los costes económicos y de tiempo de una sola operación. El diseño integrado del escáner Lixel es fácil de agarrar con una sola mano, lo que resulta muy cómodo desde el punto de vista físico. Además, su versatilidad, que incluye mochila, vehículo y dron, facilita el uso del escáner Lixel X1 en diferentes escenarios y aplicaciones.