レーザースキャナーによる3D計測と測量

従来の計測は、誰かが取ると決めた寸法を記録します。距離、レベル、一組の座標。レーザースキャナーは面を記録します。誰かが思いついたかどうかにかかわらず、そこから取り得るあらゆる寸法を。そして計測は後から、モデル上で行われます。

このページは一般論です。何が取得され、どの距離でどれだけ正確か、大きな現場と部品はどう違うか、どのスキャナーがどれを担うか。鉱業の各用途はここからリンクしています。

現場上方の斜面から地表の選鉱プラントをスキャンする、三脚上のArtec Ray II
要点

レーザースキャナーによる3D計測とは何ですか

スキャナーは面を数百万の計測点として記録するため、あらゆる距離、体積、断面が後からモデルから取得され、明記された距離での精度を持ちます。

  • サンプルではなく、面そのもの視野内のすべてを毎秒数百万点で。
  • 距離とセットの精度三脚から10 mで1.9 mm、手持ちで0.35–1.2 mにて0.1 mm。距離は数値の一部です。
  • 後から計測必要なら数か月後でも、モデルから任意の寸法を。
  • 触れることなく130 mの三脚から、または腕の届く距離の手から。何にも触れません。

仕組みと、数値の意味

レーザースキャナーは光のパルスを発し、その帰還時間を測り、距離を計算します。これを視野内のすべてを掃引しながら毎秒数十万回から数百万回行います。各帰還は、スキャナーに対する位置と強度を持つ点です。点はまとまって点群となります。器械の前にあったものの面が、計測された形状として得られます。三脚上ではスキャナーは静止し、すべての点はひとつの既知の位置から計測されます。移動中はすべての点について自分がどこにいたかを知る必要があり、それを与えるのがSLAMとGNSSです。計測はその後、点群上で行われます。2点間の距離、面積、基盤面に対する体積、壁を通る断面、設計との比較。

精度は常に距離とセットの数値です。Artec Ray IIは10 mで1.9 mm、20 mで2.9 mm、40 mで5.3 mmです。ビームが広がり、角度誤差がより遠くに投影されるため、誤差は距離とともに増えます。Artec Leoのようなハンドヘルド構造化光スキャナーは0.35–1.2 mで動作し、距離が短いため0.1 mmに達します。Artec Jetのような移動するSLAMスキャナーは坑内で±10 mm、地表で±15 mmです。その精度には自分がどこにいたかを知ることが含まれるからです。これらの数値はどれも距離なしでは意味を持たず、一方だけを示して他方を示さない仕様は仕様ではありません。

したがって、大きな現場と部品は別の業務です。ピット壁、プラントの床、ストックパイルは離れた場所からミリメートル単位で計測されます。現場が対象であり、問いはスケールにおけるその形状です。ライナー、マントル、ブラケットは腕の届く距離で0.1 mm単位で計測されます。部品が対象であり、問いはそれが適合するかです。従来の測量はどちらにも、誰かが取ると決めた点で答えます。スキャナーは面全体で答え、選択は後から、モデル上で、問いが生じるたびに何度でも行われます。

現場から計測済みモデルへ

対象がピットでも部品でも、同じ5つのステップ。

  1. 1. 取得現場は三脚から、部品は手持ちで、坑道や道路は移動しながら。スキャナーが面を記録します。
  2. 2. 位置合わせ共有する形状に基づき複数の取得データをひとつのモデルに整合。位置合わせ誤差を記録。
  3. 3. 基準現場は基準点とGNSSで鉱山座標系に。部品はそのCADデータムに。
  4. 4. 計測距離、面積、体積、断面、設計からの偏差を、モデルから取得。
  5. 5. 納品LAS、LAZ、E57で採掘計画パッケージへ。メッシュはCADへ。レポートは質問した人へ。

この作業に適したスキャナー

3台のスキャナー、3つの距離。貴社の対象をどれで計測するかは、対象までの距離と、重要な細部の細かさで決まります。

Artec Ray II 長距離レーザースキャナー

Artec Ray II

最適な用途
三脚から現場と構造物を。対象全体を測量グレードで
種別
据置型長距離レーザー、三脚設置
精度(最大)
10 mで1.9 mm、20 mで2.9 mm、40 mで5.3 mm
測定範囲
0.5〜130 m
スキャン時間
3 mm、10 mで1標定あたり1分42秒

Ray IIは0.5 mから130 mまでを10 mで1.9 mmで計測し、360°×300°のフル標定を2分以内で記録します。距離を置いて計測するあらゆるもの(壁面、床、ストックパイル、プラント、機械全体)のためのスキャナーです。

Artec Jet SLAM LiDARスキャナー

Artec Jet

最適な用途
坑道、道路、空洞を移動しながら。三脚が行けない場所でのカバー
種別
マルチモーダルSLAM LiDAR
精度(最大)
坑内±10 mm、一般±15 mm
測定範囲
0.5〜300 m
運用形態
ハンドヘルド、バックパック、ポール、ドローン、車両、ケージ、ロボット

Jetは携行、車載、飛行しながら計測し、SLAMによりドリフト±0.03%で自己位置を推定し、坑内で±10 mm、地表で±15 mmです。歩く速さや走行速度で、あるいは誰も入れない空間の内側から計測しなければならないあらゆるもののためのスキャナーです。

Artec Leo ワイヤレスハンドヘルド3Dスキャナー

Artec Leo

最適な用途
腕の届く距離での部品やパーツ。適合を決める細部
種別
ワイヤレスハンドヘルド構造化光、オールインワン
3D点精度(最大)
0.1 mm
3D解像度(最大)
0.2 mm
作業距離
0.35〜1.2 m
取得速度
HD Modeで毎秒最大35,000,000点
本体搭載
5.5インチタッチ画面、処理機能、512 GBを搭載。ノートPC不要

Leoは0.35–1.2 mで0.1 mmの精度とカラーテクスチャで計測し、ハンドヘルドかつワイヤレスで、画面と処理機能を本体に内蔵しています。形状そのものが資産であるあらゆるもの(ライナー、摩耗部品、取り付け点、再製作が必要なもの)のためのスキャナーです。

40 mから計測した壁面と、腕の届く距離で計測した摩耗部品を同じ午後にご覧ください。すべての寸法は後からモデルから取得します。エンジニアリングチーム向けのデモをご予約ください。

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測量士からよくあるご質問

レーザースキャナーの精度はどの程度ですか

明記された距離で。Ray IIは10 mで1.9 mm、40 mで5.3 mm。Leoは0.35–1.2 mで0.1 mm。Jetは坑内を移動しながら±10 mm。どのスキャナーの精度数値にも、どの距離で計測されたかを問うてください。

点群とは何ですか

スキャナーの出力です。それぞれが位置と強度を持つ数百万の計測点で、まとまってスキャン対象の面を形成します。距離、体積、断面はその上で計測され、面が必要な箇所ではそこからメッシュが作られます。

トータルステーションや巻尺と比べてどうですか

それらは誰かが選んだ点を、1点ずつ、非常に正確に計測します。スキャナーは面全体を計測するため、誰も選ばなかった点も後から計測できるよう残っています。本サイトの比較ページでさらに掘り下げています。

どのスキャナーが必要ですか

2つのことで決まります。対象までの距離と、重要な細部の細かさです。離れた場所からの現場はRay II、移動しながらの坑道、道路、空洞はJet、腕の届く距離の部品はLeoです。ほとんどの操業は3台のうち2台を運用しています。

高視認性の装備を着けた2人の鉱山技術者が、露天採掘場のベンチを見渡している

計測が必要な対象についてお聞かせください

対象物、その大きさ、現在の計測方法をお知らせください。鉱業専門スタッフが、どのスキャナーが適するか、その距離で得られる精度、データを必要な人にどう届けるかをご提案します。