Журнал "Глобус: геология и бизнес"

Мобильное лазерное сканирование при определении объема сыпучих материалов

Смирнов Илья Игоревич, пресейл-инженер отдела мобильного лазерного сканирования и гидрографии, АО «ПРИН»

Воздушное лазерное сканирование с БПЛА: самый эффективный способ

Сегодня самый эффективный способ получения объёмов сыпучих материалов — это воздушное лазерное сканирование (ВЛС). Эта технология позволяет быстро, точно и, самое главное, безопасно обследовать участки работ. Измерения производятся дистанционно с помощью лидара, закреплённого на носителе. В качестве носителя может выступать любой беспилотный аппарат, например БПЛА (самолётного типа, мультироторы и подобные).

Рис. 1. Квадрокоптер M300 и воздушный лазерный сканер CHCNAV AA10 и AA450

Но как посчитать объём, когда во многих регионах полёты запрещены? А если запасы у нас складируются под крышей или площадка наших работ попадает под зону глушения спутникового сигнала?

В таких условиях на выручку приходит мобильное лазерное сканирование с технологией SLAM.

Рис. 2. Съёмка и подсчёт объёмов со сканером CHCNAV RS10

Технология ручного лазерного сканирования SLAM

Давайте для начала разберёмся, что это за технология и какой результат мы получаем.

Лазерное сканирование — это технология непосредственных измерений, при использовании которой мы получаем точечную 3D-модель местности (облако точек).

Рис. 3. Облако точек отвала

С помощью облака точек можно извлекать информацию о геометрии объектов, которые были отсканированы, следовательно, можно точно и быстро рассчитать объёмы сыпучих материалов.

Плюсы технологии лазерного сканирования при применении для подсчёта объёмов:

•           Скорость сбора данных (тысячи измерений в секунду) — объект в 6 га можно отснять за 30 минут. Сканирование происходит гораздо быстрее, чем проведение геодезических измерений. Это особенно важно при работе с большими объёмами материалов.

•           Детальность — сложно добиться такой детальности при подсчёте объёмов классическими геодезическими (маркшейдерскими) методами при высокой скорости измерений.

•           Точность — при получаемой избыточности данных мы можем учитывать всю сложную геометрию сыпучих материалов и с сантиметровой точностью производить измерения.

•           Автоматизация процесса — сканер автоматически передаёт данные в систему, что исключает возможность ошибок, связанных с человеческим фактором.

•           Экономическая эффективность — использование сканеров может снизить затраты на проведение измерений за счёт сокращения времени работы.

Минусы технологии лазерного сканирования при применении для подсчёта объёмов:

•           Камеральная обработка — с облаком точек нужно уметь работать и извлекать из него полезную информацию.

•           Стоимость оборудования — высокоточные лазерные системы всё ещё стоят относительно дорого по сравнению с тахеометрами, но с развитием технологий и массовости продукта видна отличная тенденция снижения стоимости таких систем.

А теперь разберём, как сканер с технологией SLAM подходит для решения задач подсчёта объёмов сыпучих материалов, на примере ГНСС-RTK SLAM сканера CHCNAV RS10.

SLAM — Simultaneous localization and mapping — технология одновременного восстановления местоположения и картографирования местности.

С помощью этой технологии мы можем получать облако точек и решать поставленные задачи даже при отсутствии спутникового сигнала.

Опыт применения

1.         Сыпучие материалы АБЗ (асфальтобетонного завода)

Цель — подсчёт объёмов и отслеживание динамики запасов.

Процесс съёмки занял 5 минут, обработка и получение 3D-облака точек — 20 минут, подсчёт объёма насыпи — ещё 10 минут. Итого на решение данной задачи было затрачено 35–40 минут.

До применения технологии сканирования использовались традиционные методы измерения (тахеометр и ГНСС). Время, необходимое для выдачи информации об объёмах, составляло несколько дней. С мобильным лазерным сканером скорость и точность выполнения данной задачи кратно возросла.

Рис. 4. Облако точек сыпучих материалов АБЗ
Рис. 5. Поверхность и рассчитанный объём

Также программы по работе с облаками точек, помимо расчёта объёмов, позволяют в автоматическом режиме создавать картограммы земляных масс, отслеживать динамику запасов, строить бровки и уступы (рис. 5 и 6).

2.         Закрытый склад обогащённой руды

Цель — съёмка закрытого склада обогащённой дроблёной руды для подсчёта объёма.

Так как помещение закрытое, нет возможности получать спутниковый сигнал, поэтому в данном примере использовалась технология SLAM.

Рис. 6. Картограмма земляных масс
Рис. 7. Цветная визуализация динамики запасов

Полевые работы заняли около 20 минут, камеральная обработка до получения итогового результата об объёме склада обогащённой руды — 40 минут. Итого: рассчитать объём закрытого склада руды площадью в 4 000 м2 можно всего за 1 час работы.

Решение данной задачи с помощью классических геодезических (маркшейдерских) методов займёт целый рабочий день. Усложняет задачу невозможность использования приборов на основе спутниковых измерений в закрытом складе.

Как и в первом случае, технология показала, что с её помощью можно сокращать трудозатраты при выполнении таких задач, как подсчёт объёмов запасов инертных материалов.

Рис. 8. Облако точек склада руды

Заключение

Сканирование — более быстрый, простой и точный метод измерения объёмов инертных материалов по сравнению с тахеометрической и ГНСС-съёмкой.

Сканеры обеспечивают высокую точность результатов и автоматизацию процесса, исключая возможность ошибок, связанных с человеческим фактором. Они универсальны и могут быть интегрированы с другими системами для автоматизации учёта и анализа данных.

К тому же технология лазерного сканирования позволяет сделать труд человека безопаснее.

С развитием технологий мобильное лазерное сканирование (МЛС) совершенствуется. И благодаря SLAM-сканированию МЛС теперь используется в закрытых складах, горных выработках и в местах, где невозможен приём спутникового сигнала.

8 800 222-34-91, www.prin.ru, e-mail: info@prin.ru

Реклама АО «ПРИН»
ИНН: 7712032661

Erid: 2SDnjdr9Nre

Exit mobile version