Nuvole di punti in miniera: elaborazione, formati e workflow

Uno scanner produce punti — milioni al secondo, ciascuno una distanza e un'intensità da dove si trovava il sensore. Prima di diventare un rilievo devono essere registrati tra loro, portati sulla griglia di miniera, ripuliti da ciò che era d'intralcio e scritti in un formato letto dal pacchetto di pianificazione.

Il workflow è lo stesso che i punti vengano da una galleria percorsa a piedi, da una camera sorvolata o da un treppiede su un gradone: registrare, georeferenziare, pulire, generare la mesh dove serve una superficie ed esportare come LAS, LAZ o E57 in Vulcan, Deswik, Micromine, Surpac o Leapfrog.

Nuvola di punti di una galleria di miniera di ferro sotterranea acquisita con LiDAR Artec 3D
In breve

Qual è il workflow delle nuvole di punti in miniera?

Registrare le scansioni, georeferenziare sulla griglia di miniera con controllo e GNSS, rimuovere rumore e attrezzature, generare la mesh dove serve ed esportare LAS, LAZ o E57 nel piano.

  • RegistrazioneStazioni su treppiede, traiettorie a piedi e voli allineati in un'unica nuvola.
  • Geo­re­fe­ren­zia­zioneControllo e GNSS portano la nuvola sulla griglia di miniera, non su quella dello scanner.
  • Pulizia e meshVeicoli, persone e polvere rimossi; superfici trasformate in mesh per volumi e sezioni.
  • LAS, LAZ, E57Formati aperti letti dai pacchetti minerari; nulla di proprietario nella catena.

La sequenza, e dove va storto

La registrazione viene per prima: ogni scansione è nel proprio sistema di coordinate finché non viene allineata alle altre. Le stazioni su treppiede si abbinano sulla geometria sovrapposta o su target; una traiettoria SLAM è già coerente al proprio interno e si allinea nel suo insieme; un volo di drone allo stesso modo. L'errore di registrazione viene annotato, perché delimita tutto ciò che viene dopo — un volume calcolato attraverso una giunzione sbagliata è sbagliato della giunzione. Segue la georeferenziazione: la nuvola registrata viene trasformata sulla griglia di miniera usando il controllo topografico sottoterra e il GNSS in superficie, e i residui sui punti di controllo sono la verifica che abbia funzionato.

La pulizia è dove una nuvola mineraria differisce da una architettonica. Veicoli, persone, polvere, spruzzi d'acqua e macchine in movimento erano tutti nella scansione; uno stockpile con una pala al suo interno ha il volume della pala nel cumulo finché non viene rimossa. La vegetazione sulla sommità di una discarica, il tubo di ventilazione in una galleria, il veicolo stesso della squadra di rilievo — ciascuno viene classificato e rimosso, così la superficie che resta è il terreno. Poi, dove si vuole una superficie anziché punti — un volume, una sezione, un confronto con il progetto — la nuvola viene trasformata in mesh, e la mesh viene chiusa dove serve un solido.

L'esportazione è il passaggio che decide se tutto questo è utile. Artec Twins scrive LAS e LAZ, i formati che i pacchetti minerari si aspettano, con intensità e classificazione; E57 dove un pacchetto lo preferisce; e mesh standard per software CAD e di progettazione. Maptek Vulcan, Deswik, Micromine, GEOVIA Surpac e Leapfrog li leggono direttamente, così la nuvola di punti arriva nel pacchetto con cui la miniera già pianifica invece che in un visualizzatore che nessun altro usa.

Registrare, georeferenziare, pulire, generare la mesh, esportare

In Artec Twins, in questo ordine; ogni passaggio verificato prima del successivo.

  1. 1. RegistrareStazioni, traiettorie e voli allineati sulla geometria condivisa; l'errore di registrazione annotato con il progetto.
  2. 2. GeoreferenziareTrasformata sulla griglia di miniera con controllo topografico e GNSS; residui sui punti di controllo verificati.
  3. 3. PulireVeicoli, persone, polvere, vegetazione e attrezzature classificati e rimossi; restano il terreno e la roccia.
  4. 4. Mesh dove serveSuperfici per volumi, sezioni e confronto con il progetto; solidi chiusi per camere e vuoti.
  5. 5. EsportareLAS o LAZ con intensità e classificazione, E57, e mesh — in Vulcan, Deswik, Micromine, Surpac o Leapfrog.
L'errore di registrazione e i residui sul controllo accompagnano il set di dati, così chiunque a valle può vedere a cosa serve il rilievo.

Quale scanner per questo lavoro

Il workflow è lo stesso per ogni scanner; ciò che cambia è cosa ciascuno apporta alla nuvola.

Scanner LiDAR SLAM Artec Jet

Artec Jet

Ideale per
Acquisizioni a piedi, da veicolo e in volo — traiettorie SLAM registrate nel loro insieme
Tipo
LiDAR SLAM multimodale
Precisione fino a
±10 mm sottoterra, ±15 mm in generale
Rilevamento delle variazioni
±5 mm
Portata
0,5–300 m
Deriva di posizione
±0,03 %
Modalità di impiego
A mano, zaino, asta, drone, veicolo, gabbia, robot

Un'acquisizione del Jet arriva già coerente al proprio interno, con ±0,03 % di deriva sulla traiettoria, e viene registrata sul controllo nel suo insieme. Il suo LiDAR a tripla eco aiuta la fase di pulizia: polvere e rete restituiscono echi separati dalla roccia retrostante.

Scanner laser a lungo raggio Artec Ray II

Artec Ray II

Ideale per
Stazioni su treppiede — le superfici a precisione topografica su cui si registra il resto
Tipo
Laser stazionario a lungo raggio, su treppiede
Precisione fino a
1,9 mm a 10 m, 2,9 mm a 20 m, 5,3 mm a 40 m
Rumore di misura
0,4 mm a 10 m
Portata
0,5–130 m
Tempo di scansione
1 min 42 s a 3 mm, 10 m, senza texture
Campo visivo
360° × 300°

Le stazioni del Ray II a 1,9 mm a 10 m si registrano sulla geometria sovrapposta o su target e diventano le superfici di riferimento in un progetto misto. I loro 0,4 mm di rumore di misura a 10 m sono ciò che rende possibile una mesh pulita di una parete o di uno stockpile.

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Le domande dei responsabili dei dati di rilievo

LAS, LAZ o E57 — quale dovremmo usare?

LAS è lo standard minerario; LAZ sono gli stessi dati compressi, di solito un quinto della dimensione, e ogni pacchetto minerario lo legge. E57 trasporta scansioni strutturate con immagini ed è preferito da alcuni strumenti CAD e di ispezione. Twins scrive tutti e tre.

Quanto sono grandi i file?

Milioni di punti per stazione o per minuto di camminata, quindi gigabyte per rilievo. La compressione LAZ e la decimazione alla densità richiesta dal lavoro — piena risoluzione su una parete, più grossolana su una pista di trasporto — mantengono gestibili i file di lavoro; 4C ha ridotto un'acquisizione di una macchina da 50 GB a un modello da 300 MB.

Come sappiamo che la registrazione è buona?

L'errore di registrazione e i residui sui punti di controllo vengono annotati con il progetto ed esportati con i dati. Un volume o una mappa delle variazioni valgono quanto quei numeri, quindi li accompagnano.

Ci serve il software Artec, o possiamo farlo nel nostro pacchetto?

Artec Twins esegue registrazione, georeferenziazione, pulizia ed esportazione; il pacchetto minerario riceve LAS, LAZ o E57 finiti. Vulcan, Deswik, Micromine, Surpac e Leapfrog fanno poi ciò che fanno — volumi, riconciliazione, progetto — su dati già sulla griglia e puliti.

Due ingegneri minerari in abbigliamento alta visibilità che osservano i gradoni di una cava a cielo aperto

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