携帯型SLAMデバイス：鉱山測量のための「モバイルスマートアイ」―高精度モデリングの課題解決

鉱山の安全と生産の分野において、国の法律と技術基準は産業発展の確固たる基盤となる。この分野における基本法規である中華人民共和国鉱山安全法は、本質的な安全性を高めるために、高度で適切な技術設備の使用を明確に義務付けている。これにより、鉱山現場における3Dレーザースキャニングなどのハイテクツールの標準化された適用に向けた法的基盤が築かれている。

一方、鉱山業界のデジタル変革を導く指針となる「インテリジェント鉱山建設仕様書（DZ/T 0376-2021）」では、複数の情報源から得られる異種データを統合した地理情報システムの構築が重視されている。この仕様書では、3Dレーザースキャニング装置がインテリジェント鉱山システムの知覚層における重要な構成要素として位置づけられ、技術アーキテクチャにおけるその主要な役割が明確に定義されている。

独自開発のSLAM（自己位置推定と地図作成の同時実行）アルゴリズムと高精度LiDAR技術を基盤とするこれらの携帯型デバイスは、従来の測量の限界を克服します。地下トンネルや露天掘り鉱山といった複雑な環境下でも、リアルタイムかつ移動しながらのモデリングを可能にします。数キロメートルもの深さのトンネルでも、広大な地表でも、センチメートルレベルの精度を実現し、安全性が極めて重要な意思決定に必要な包括的な空間認識を保証します。

従来の方法は非効率的で危険である

複雑で変化に富んだ環境：

トンネル内の状況は常に変化する。手作業による調査では、危険区域に長時間立ち入る必要があり、重大な安全上のリスクを伴う。

露天掘り鉱山は広大である。静的スキャンでは繰り返しセットアップが必要となるため、データ収集が遅くなり、大規模なモデリングの効率が低下する。

高い人件費：従来の方法ではチーム間の連携が必要であり、人的ミスが発生しやすい煩雑なワークフローを伴う。

動的なシーンへの適応性が低い：

鉱山操業は非常にダイナミックです。発破、掘削、支保などの作業によって地形は頻繁に変化します。静的な測量結果はすぐに古くなってしまうため、リアルタイムの意思決定における有用性は限られます。

崩落や地滑りといった地質災害が発生した場合、現場の状況を迅速かつ正確に評価するために、災害発生後の迅速な地図作成が不可欠となる。

軽量設計で、一人での操作に最適化されています。

主流の携帯型SLAMデバイスはすべて重量が2kg未満で、防爆モデル（バッテリー含む）でも2.3kgと軽量なので、長時間の地下作業でも片手で操作できる。複雑な地形に対応するため、バックパックマウントも用意されている。

防爆認証取得済み：本質安全防爆設計により、ガスや石炭粉塵が発生しやすい環境下でも安全に運転できます。

過酷な環境向けに設計：防塵・防水性能を示すIP54規格に準拠し、地下での安定した動作を実現する内部温度制御機能を搭載。

センチメートル単位の精度で、複雑なシーンにも対応可能

マルチセンサー融合：LiDAR、IMU、および可視カメラを搭載。独自の産業グレードSLAMアルゴリズムによりこれらのデータストリームを融合し、±2cm以内の相対精度を実現します。

GPSに依存しない：SLAMベースの測位は、特徴点マッチングとループクロージャ検出を使用することで、GPSが利用できない環境でもセンチメートルレベルの精度を保証します。

リアルタイム3D点群生成

スキャンしながら確認：点群データはリアルタイムで生成され、モバイルアプリを介して一人称視点でプレビューできるため、データの即時検証が可能です。

SLAM200やSLAM2000などのモデルは、リアルタイムのカラーLAS点群生成に対応しています。CORSネットワークに接続すると、データに絶対座標による地理参照を付与できます。

クロスプラットフォーム互換性：LAS、LAZ、e57、PCDなどの一般的なフォーマットでのエクスポートをサポートし、プロフェッショナルな後処理ソフトウェアとのシームレスな統合を実現します。

顧客の要求に応えるため、防爆型ハンドヘルドSLAMスキャナを使用して地下トンネル内の点群データを収集しました。目的は、3Dモデルとトンネル断面図の両方を生成することでした。この装置は、CMA認証およびEx b1 Mb防爆等級を取得しており、爆発性環境に対応しています。統合設計により、使いやすさと安定した性能が保証され、業界標準の精度と測定範囲を実現しています。

トンネルの点群とカラーモ​​デル

断面出力

側壁距離の抽出

縦断プロファイルデータ

トンネル点群とカラーモ​​デルの可視化

トンネル縦断プロファイルラインの抽出

石炭貯蔵庫プロジェクトにおいて、高精度な携帯型SLAM装置を用いて資材の山表面をスキャンした。得られた点群データを処理することで3D形状を再構築し、貯蔵物の体積を算出した。密度値と組み合わせることで、総資材重量も計算できた。

現場の石炭ヤードのスキャン

データ収集プロセス

処理済み点群の概要

屋根撤去後の体積計算

現場の石炭貯蔵庫の画像

現地データ収集プロセス

スキャンデータ結果の概要

屋根データを除去し上からの眺め

備蓄量結果図

掘削方向のずれ解析のため、防爆装置を用いて2組のトンネルスキャンデータを収集した。以下の図は、サンプルデータと報告結果（匿名化済み）を示す。

トンネル断面モデル

過剰掘削／不足掘削によるずれに関する報告書

トンネル断面モデルデータ

コスト削減と精度向上を両立させる

完全国内開発：コア技術は100％国内製であり、データセキュリティとサプライチェーンの独立性を確保します。

フルサイクルサービス：包括的なサポートには、デバイストレーニング、後処理、および業界特化型のソリューションカスタマイズが含まれます。

コスト効率に優れている：地域密着型のサプライチェーンと独立した研究開発のおかげで、これらのSLAMデバイスは、ハードウェアコストを大幅に削減しながら、高いレーザー精度とアルゴリズムの安定性を実現しています。

総所有率が低い：

モジュール式コンポーネント：交換可能なバッテリーと部品により、メンテナンスコストが削減されます。

ユーザーフレンドリーなUI：中国語OSと直感的なインターフェースにより、新規ユーザーでも1時間以内に使い始めることができ、高額な専門家は必要ありません。

生涯無料のソフトウェアアップデート：OTAファームウェアアップグレードにより、追加のソフトウェアライセンス費用なしで、アルゴリズムの継続的な改善が保証されます。