Измерение объема песка в карьерных самосвалах с использованием LiGrip H300

Истоки проекта

Традиционные способы измерения объема песчаного материала для карьерных самосвалов предполагают высокую долю ручного труда, при этом точность и эффективность измерений относительно низки. Кроме того, грубые модели, получаемые по данным ручных измерений, недостаточно точно отображают фактическую форму песчаной кучи, что приводит к ошибкам. При этом уровень автоматизации измерений относительно низок, так как требует опытного персонала для выбора характерных точек для проведения измерений. В отличие от вышесказанного, переносной мобильный сканер LiGrip H300 может автоматически проводить измерения формы сколь угодно сложных объектов без ручного вмешательства, быстро получая большой объем точных пространственных данных в виде облака точек. Кроме того, программное обеспечение LiDAR360 автоматизирует и процесс анализа данных, предлагая пользователям эффективное, точное и автоматизированное комплексное решение для измерения объемов грунта.

Выполнение съемки

LiGrip H300 — это компактный переносной мобильный лазерный 3D-сканер, использующий SLAM технологию. Разработан компанией GreenValley. Он оснащен различными сенсорами, позволяющими оперативно получать большие объемы пространственных данных. Он поддерживает несколько платформ и режимов работы, такие как съемка в режиме переноски в рюкзаке, съемка с автомобиля или БПЛА. LiGrip H300 поддерживает несколько методов высокоточного картографирования, включая PPK-SLAM, RTK-SLAM и SLAM, что позволяет быстро получать плотные облака точек с абсолютными координатами в общеземных системах координат. Он оснащен панорамной камерой и ведет съемку, одновременно используя 32 лазера, обеспечивающими высокую частоту сканирования - до 640 000 точек в секунду. Устройство обеспечивает максимальную абсолютную точность на уровне 5 сантиметров.

Внешний вид LiGrip H300

Измерение пустого кузова: измерители используют ручной лазерный сканер LiGrip H300 для измерения формы и объема пустого кузова транспортного средства. Собранные данные облака точек охватывают все транспортное средство, получая модель пустого кузова, что позволяет точно рассчитать фактическую вместимость транспортного средства.

Измерение заполненного кузова: после полной загрузки автомобиля ручной лазерный сканер LiGrip H300 снова используется для полного сканирования кузова, наполненного грунтом, используя тот же метод, что и выше. Последовательность выполнения этих процессов не имеет значения: алгоритм работы программного обеспечения позволяет сначала измерить полный кузов, а затем – пустой кузов после разгрузки.

Оператор во время съемки кузова с использованием LiGrip H300

Измерения кузова: слева – пустой кузов до загрузки, справа – полный кузов после загрузки

Вычисление объемов грунта

LiDAR360 — это программное обеспечение для обработки и анализа данных облака точек лазерного сканирования, разработанное компанией Digital Green Earth. Пакет содержит более 10 усовершенствованных алгоритмов обработки облаков точек и может одновременно обрабатывать более 300 ГБ данных. Платформа включает в себя ряд инструментов векторного редактирования и инструментарий для автоматической классификации облаков точек. Функция анализа изменения объема в LiDAR360 позволяет рассчитывать объемы заполнения и выемки на основе двух наборов данных (облака точек), используя модель или плоскость в качестве поверхности отсчета. LIDAR360 автоматически формирует отчеты, показывающие результаты расчета и итоговые объемы. В приведенном выше примере объем песка, перевозимого автомобилем, составляет 13,244 м³.

Внешний вид программного комплекса LIDAR360 с подгруженными данными съемки

Внешний вид автоматически сгенерированного отчета

Оценка точности измерений

Для дальнейшей проверки точности и достоверности использования метода лазерного сканирования для измерения объема, песчаный материал сначала взвешивался, а затем его вес рассчитывался альтернативным способом с использованием средней плотности материала (песок) и измеренного с использованием лазерного сканирования объема. Затем эти два значения сравнивались для проверки точности.

1. В соответствии с проведенным взвешиванием, вес песчаного материала составляет 18,92 тонны.
2. Известно, что плотность песчаного материала составляет 1,4 тонны/м³, и с помощью лазерного сканирования, объём песчаного материала составил 13,244 м³. Дает вес песчаного материала на уровне 18,542 тонны.
3. При сравнении рассчитанного результата с весом, полученным при взвешивании, наблюдается погрешность 1,99%. Это указывает на реализуемость и высокую точность данного подхода в практических приложениях.

	Взвешивание	Лазерное сканирование	Разница	Точность
Объем (м3)	-	13.244		-
Плотность	-	1.4	-
Вес (тонн)	18.92	18.542	0.378	1.99%

 

Заключение

GreenValley предлагает удобное и комплексное решение для измерения объемов грунта. Благодаря объединению аппаратного комплекса LiGrip H300 и программного комплекса LiDAR360, процесс измерения объема песчаного материала карьерных самосвалов становится полностью цифровым и более объективным, что позволяет решить такие проблемы, как высокие трудозатраты, низкая эффективность измерения и недостаточная точность результатов, получаемых традиционными методами. Это решение предлагает более надежный и эффективный подход и для смежных отраслей.