基于無人機(jī)的采場測繪-復(fù)雜環(huán)境激光雷達(dá)掃描解決方案

復(fù)雜環(huán)境下掃描

Emesent Hovermap 使用同步定位和地圖構(gòu)建 (SLAM) 技術(shù)來了解其位置并生成精 確的點(diǎn)云。經(jīng)過多年對無人機(jī)自主性的研究，Emesent 的 SLAM 算法在具有挑戰(zhàn)性的地下和其他 GPS 無法定位的環(huán)境中非?？煽?。然而，SLAM 與基于三腳架的激光掃描不同，因?yàn)椴东@的結(jié)果更多地取決于環(huán)境中的識別特征。

隧道和涵洞是 SLAM 掃描儀最 具挑戰(zhàn)性的環(huán)境之一。這些環(huán)境中缺少功能可能會導(dǎo)致 SLAM 滑落，從而產(chǎn)生不一致的點(diǎn)云，可能無法用于其最終用途。

涵洞具有挑戰(zhàn)性

我們正在掃描的涵洞長 130 米，寬 3 米，高 3.5 米，非常窄。它的地板、天花板和墻壁光滑，涵洞兩端的環(huán)境主要由樹木和小溪組成。

SLAM 使用環(huán)境中的表面來確定 Hovermap 的位置。涵洞的墻壁、地板和天花板是極好的特征，可讓 Hovermap 精 確地知道它在涵洞橫截面內(nèi)的位置，但不會提供有關(guān) Hovermap 沿涵洞長度的位置的任何信息。在缺乏環(huán)境中任何其他特征的情況下，SLAM 很可能朝這個方向發(fā)展。

低特征環(huán)境掃描

您能做的最 好的事情就是拿著 Hovermap，以便可以查看涵洞的兩端；例如，將 Hovermap 拿到一側(cè)。由于涵洞中沒有可用于確定其沿涵洞長度位置的特征，因此 SLAM 轉(zhuǎn)而依賴于涵洞兩端的特征。確保兩端盡可能可見是最 大限度降低LAM 滑落風(fēng)險的關(guān)鍵。

此外，請嘗試將自己定位在懸停地圖位于涵洞的中心，并避免快速或急促的移動。

由于涵洞中的特征數(shù)量較少，您需要避免引入負(fù)面特征。負(fù)面特征是環(huán)境中可能使 SLAM 產(chǎn)生混淆的事物，例如移動的人和車輛、水和霧。如果出于安全原因需要有人陪同，請讓他們走在您的 Hovermap 對面，這樣他們就處于盲區(qū)，不會帶來負(fù)面特征。

如果其他方法都失敗了，您可以向環(huán)境中添加自己的特征。例如，每隔 50 米左右放置一個大紙箱。您需要確保這些紙箱在掃描過程中不會移動，這樣它們就不會成為負(fù)面特征。

處理掃描

我們以兩種配置收集了涵洞的掃描結(jié)果：

1. 將 Hovermap 放在無人跟隨的一側(cè)

2. 懸停地圖附在背包配件上，有人跟隨

第 一次掃描使用 Aura 中的默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行處理，沒有出現(xiàn)失誤。

隧道內(nèi)的涂鴉可用于表明沒有發(fā)生滑倒事件。

由于背包上的視野受限，加上跟拍者的特征，使用默認(rèn)設(shè)置進(jìn)行第二次掃描時，掃描結(jié)果出現(xiàn)滑移。按時間對掃描進(jìn)行著色，可突出顯示發(fā)生 SLAM 滑移的時間。在三色圖像中，掃描從涵洞右側(cè)開始，穿過涵洞后返回。在回程中，SLAM 滑移相當(dāng)嚴(yán)重，因此掃描結(jié)束與掃描開始不一致。

此圖顯示掃描結(jié)果按時間著色（藍(lán)色->綠色->紅色）。掃描結(jié)果的藍(lán)色和紅色部分分別是開始和結(jié)束，應(yīng)該對齊。

基于無人機(jī)的采場測繪

Hovermap 能夠捕獲關(guān)鍵地下礦井挖掘的數(shù)據(jù)，為礦井規(guī)劃和運(yùn)營提供新的見解。借助 Hovermap，礦山和巖土工程師可以輕松繪制地下挖掘地圖——快速、安全，且對生產(chǎn)的干擾最小。

傳統(tǒng) CMS 映射

空區(qū)監(jiān)測系統(tǒng) (CMS) 非常耗時，通常需要進(jìn)行多次掃描，耗時數(shù)小時，從而導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。懸臂式掃描儀延伸到采場內(nèi)，測量員需要在靠近放礦點(diǎn)的地方或采場堤壩處工作。

在放礦點(diǎn)，測量員面臨著突然落石和翻滾危險的風(fēng)險，而進(jìn)入露天采場的上層則可能使他們面臨未知的底切危險。

CMS 成像包含陰影、采場的遮擋區(qū)域和可變點(diǎn)密度，從而降低了數(shù)據(jù)對于巖土工程、體積測量或協(xié)調(diào)分析的價值。

用無人機(jī)安裝的 LiDAR 掃描儀替代 CMS，消除了測量員在采場邊緣附近工作的需要，并提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量和覆蓋范圍。

安全快速地繪制危險區(qū)域地圖

Hovermap 是一種無人機(jī)測繪解決方案，能夠在 GPS 不可用和危險的環(huán)境中運(yùn)行。Hovermap 可以執(zhí)行飛行任務(wù)，并在幾分鐘內(nèi)捕獲高分辨率 LiDAR 點(diǎn)云和圖像。這些數(shù)據(jù)集為采礦和巖土工程師提供了無與倫比的質(zhì)量的巖體、結(jié)構(gòu)和體積數(shù)據(jù)，改善了礦山安全和設(shè)計(jì)的決策，對生產(chǎn)計(jì)劃的影響最小。

增強(qiáng)采場分析

采場的協(xié)調(diào)和分析依賴于采場掃描產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

使用 CMS，掃描質(zhì)量受到靜態(tài)掃描儀的位置以及腔體的大小和形狀的限制，從而導(dǎo)致點(diǎn)密度較差并且陰影會遮擋過度斷裂。

相比之下，Hovermap 可以飛越礦脊，進(jìn)入采場，以每平方米一萬到兩萬個點(diǎn)的范圍內(nèi)連續(xù)捕獲數(shù)據(jù)，并且不會產(chǎn)生陰影。

高分辨率點(diǎn)云具有多種優(yōu)勢。對豐富的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析使工程師對最終采場體積更有信心，可以核對生產(chǎn)噸位或進(jìn)行回填。

可以更準(zhǔn)確地計(jì)算超采和欠采，而且可以更好地解釋超采和欠采的發(fā)生機(jī)制。巖土工程師可以識別采場內(nèi)的不連續(xù)痕跡和結(jié)構(gòu)面，而這在以前由于 CMS 覆蓋范圍和質(zhì)量限制而無法實(shí)現(xiàn)。

準(zhǔn)確的回填監(jiān)測

采礦作業(yè)回填采場以滿足各種要求，但最常見的是為了控制采礦區(qū)內(nèi)的稀釋和穩(wěn)定性。

對用于工程目的的回填材料的監(jiān)測需要高度詳細(xì)，以確認(rèn)材料在采場內(nèi)的正確放置，確保正確遵循設(shè)計(jì)并計(jì)算正確的批量。

更安全的懸掛檢查

回采礦和崩落礦中的放礦點(diǎn)掛斷會對清理人員造成嚴(yán)重的安全隱患，并導(dǎo)致生產(chǎn)的意外延誤。

常見的清理方法是噴砂和用水管沖洗，以清除阻塞出礦點(diǎn)的物質(zhì)。使用 Hovermap 掃描出礦點(diǎn)可以讓礦工清楚地看到堵塞情況，并有助于采取有針對性的管理方法。