Dispositifs SLAM portables : « Yeux intelligents mobiles » pour la topographie minière — Relever le défi de la modélisation de haute précision

Dans le domaine de la sécurité et de la production minières, les lois et normes techniques nationales constituent un socle solide pour le développement du secteur. La loi sur la sécurité minière de la République populaire de Chine, texte juridique fondamental en la matière, impose clairement l'utilisation d'équipements techniques de pointe adaptés afin de renforcer la sécurité intrinsèque. Elle établit ainsi le cadre juridique nécessaire à l'application normalisée d'outils de haute technologie tels que la numérisation laser 3D dans les mines.

Parallèlement, le Cahier des charges pour la construction de mines intelligentes (DZ/T 0376-2021), document de référence pour la transformation numérique du secteur, met l'accent sur la mise en place d'un système d'information géographique intégrant des données hétérogènes et multi-sources. Ce document souligne le rôle essentiel des scanners laser 3D dans la couche de perception des systèmes miniers intelligents et définit leur importance dans l'architecture technique.

S’appuyant sur des algorithmes SLAM (localisation et cartographie simultanées) développés indépendamment et sur la technologie LiDAR haute précision, ces appareils portables s’affranchissent des limitations des levés topographiques traditionnels. Ils permettent une modélisation en temps réel et mobile dans des environnements complexes tels que les tunnels souterrains et les mines à ciel ouvert. Qu’il s’agisse de tunnels profonds de plusieurs kilomètres ou de vastes zones en surface, une précision centimétrique est possible, garantissant une connaissance spatiale complète essentielle à la prise de décisions critiques en matière de sécurité.

Les méthodes traditionnelles sont inefficaces et risquées.

Environnements complexes et variables :

Les tunnels présentent des conditions en constante évolution. Les relevés manuels nécessitent une exposition prolongée à des zones dangereuses, ce qui engendre des risques importants pour la sécurité.

Les mines à ciel ouvert sont immenses. La numérisation statique nécessite une configuration répétée, ce qui ralentit la collecte de données et rend la modélisation à grande échelle inefficace.

Coûts de main-d'œuvre élevés : les méthodes traditionnelles nécessitent une coordination d'équipe et impliquent des flux de travail complexes sujets aux erreurs humaines.

Faible capacité d'adaptation aux scènes dynamiques :

Les opérations minières sont extrêmement dynamiques. Des activités telles que le dynamitage, l'excavation et le soutènement modifient fréquemment le terrain. Les résultats des levés topographiques statiques deviennent rapidement obsolètes, ce qui limite leur utilité pour la prise de décision en temps réel.

Les catastrophes géologiques, comme les effondrements ou les glissements de terrain, exigent une cartographie rapide après l'événement afin d'évaluer le site rapidement et avec précision.

Conception légère, optimisée pour une utilisation par une seule personne

Tous les appareils SLAM portables courants pèsent moins de 2 kg, le modèle antidéflagrant (batterie incluse) pesant 2,3 kg – un poids suffisamment léger pour une utilisation à une main lors de travaux souterrains prolongés. Un support dorsal est disponible pour les terrains difficiles.

Protection certifiée contre les explosions : sa conception intrinsèquement sûre permet un fonctionnement sûr dans les environnements exposés aux gaz et aux poussières de charbon.

Conçu pour les environnements difficiles : certifié IP54 pour la résistance à la poussière et à l'eau, et équipé d'un système de contrôle de température interne pour des performances stables en souterrain.

Précision au centimètre près, adaptée aux scènes complexes

Fusion multisensorielle : intègre LiDAR, IMU et caméras. Un algorithme SLAM propriétaire de qualité industrielle fusionne ces flux de données, atteignant une précision relative de ±2 cm.

Aucune dépendance au GPS : le positionnement basé sur le SLAM garantit une précision centimétrique même dans les environnements sans GPS, grâce à la correspondance des caractéristiques et à la détection de fermeture de boucle.

Génération de nuages ​​de points 3D en temps réel

Visualisez en temps réel : les données du nuage de points sont générées en temps réel et peuvent être prévisualisées en vue subjective via une application mobile, permettant une vérification immédiate des données.

Les modèles SLAM200 et SLAM2000 prennent en charge la génération en temps réel de nuages ​​de points LAS couleur. Connectés à un réseau CORS, ces données peuvent être géoréférencées avec des coordonnées absolues.

Compatibilité multiplateforme : Prend en charge l'exportation aux formats LAS, LAZ, e57, PCD et autres formats courants, assurant une intégration transparente avec les logiciels de post-traitement professionnels.

Pour répondre aux exigences du client, un scanner SLAM portable antidéflagrant a été utilisé pour collecter des données de nuages ​​de points dans des tunnels souterrains. L'objectif était de générer un modèle 3D et des schémas de coupe transversale des tunnels. L'appareil est certifié pour les environnements explosifs (certification CMA et indice de protection Ex b1 Mb). Sa conception intégrée garantit une utilisation simple et des performances stables, avec une précision et une portée de niveau industriel.

nuage de points et modèle de couleur du tunnel

Sortie de section transversale

Extraction de la distance de la paroi latérale

Données de profil longitudinal

Visualisation du nuage de points et du modèle couleur du tunnel

Extraction des lignes de profil longitudinal du tunnel

Dans le cadre d'un projet de silo à charbon, un équipement SLAM portable de haute précision a été utilisé pour scanner la surface des tas de matériaux. Le nuage de points obtenu a été traité afin de reconstruire la forme 3D et de calculer le volume du stock. Combiné aux valeurs de densité, le système a également permis de calculer le poids total des matériaux.

Inspection sur site du parc à charbon

processus de collecte de données

Aperçu du nuage de points traité

Calcul du volume après démolition de la toiture

Image du bunker à charbon sur site

Processus de collecte de données sur site

Aperçu des résultats de l'analyse

Vue de dessus sans données de toiture

Diagramme des résultats du volume de stock

Deux séries de données de numérisation de tunnel ont été collectées à l'aide d'un équipement antidéflagrant pour l'analyse des écarts d'excavation. Les figures suivantes présentent des exemples de données et les résultats du rapport (anonymisés) :

Modèle de section transversale du tunnel

Rapport d'écart de sur/sous-excavation

Données du modèle de section transversale du tunnel

Réduire les coûts tout en améliorant la précision

Entièrement développée localement : les technologies de base sont 100 % locales, garantissant la sécurité des données et l'indépendance de la chaîne d'approvisionnement.

Service complet : L'assistance globale comprend la formation à l'utilisation des appareils, le post-traitement et la personnalisation de la solution en fonction du secteur d'activité.

Rentable : grâce aux chaînes d'approvisionnement locales et à la R&D indépendante, ces dispositifs SLAM offrent une précision laser et une stabilité algorithmique élevées à des coûts matériels considérablement réduits.

Faible taux de propriété total :

Composants modulaires : les batteries et les pièces interchangeables réduisent les coûts de maintenance.

Interface utilisateur conviviale : le système d’exploitation chinois et l’interface intuitive permettent aux nouveaux utilisateurs de démarrer en moins d’une heure, sans avoir besoin d’experts coûteux.

Mises à jour logicielles gratuites à vie : les mises à jour du firmware OTA garantissent des améliorations continues des algorithmes sans frais de licence logicielle supplémentaires.