Dispositivos SLAM portáteis: “Olhos inteligentes móveis” para levantamentos topográficos em mineração — Solucionando o desafio da modelagem de alta precisão

No campo da segurança e produção em minas, as leis nacionais e as normas técnicas fornecem uma base sólida para o desenvolvimento do setor. A Lei de Segurança de Minas da República Popular da China, como documento legal fundamental nesta área, exige claramente o uso de equipamentos técnicos avançados e adequados para aprimorar a segurança intrínseca. Isso estabelece a base legal para a aplicação padronizada de ferramentas de alta tecnologia, como a digitalização a laser 3D, em cenários de mineração.

Entretanto, a Especificação para Construção Inteligente de Minas (DZ/T 0376-2021), um documento orientador para a transformação digital do setor, enfatiza a construção de um sistema de informação geográfica integrado com dados heterogêneos de múltiplas fontes. Isso destaca os dispositivos de escaneamento a laser 3D como componentes vitais da camada de percepção em sistemas inteligentes de mineração e define seu papel fundamental na arquitetura técnica.

Baseados em algoritmos SLAM (Localização e Mapeamento Simultâneos) desenvolvidos independentemente e tecnologia LiDAR de alta precisão, esses dispositivos portáteis superam as limitações dos levantamentos topográficos tradicionais. Eles permitem a modelagem em tempo real e em movimento em ambientes complexos, como túneis subterrâneos e minas a céu aberto. Seja operando em túneis com quilômetros de profundidade ou em extensas áreas de superfície, é possível alcançar precisão em nível de centímetro, garantindo uma compreensão espacial abrangente para a tomada de decisões críticas para a segurança.

Os métodos tradicionais são ineficientes e arriscados.

Ambientes complexos e variáveis:

Os túneis apresentam condições em constante mudança. Os levantamentos manuais exigem exposição prolongada a áreas perigosas, representando riscos significativos à segurança.

As minas a céu aberto são vastas. A digitalização estática exige configurações repetidas, o que torna a coleta de dados mais lenta e a modelagem em larga escala ineficiente.

Altos custos de mão de obra: Os métodos tradicionais exigem coordenação de equipe e envolvem fluxos de trabalho complexos e propensos a erros humanos.

Baixa capacidade de adaptação a cenários dinâmicos:

As operações de mineração são altamente dinâmicas. Atividades como detonação, escavação e apoio frequentemente alteram o terreno. Resultados de levantamentos estáticos tornam-se obsoletos rapidamente, limitando sua utilidade na tomada de decisões em tempo real.

Desastres geológicos, como desabamentos ou deslizamentos de terra, exigem mapeamento rápido após o evento para avaliar o local com rapidez e precisão.

Design leve, otimizado para operação por uma só pessoa

Todos os principais dispositivos SLAM portáteis pesam menos de 2 kg, sendo que o modelo à prova de explosão (incluindo a bateria) pesa 2,3 kg — leve o suficiente para uso com uma só mão em trabalhos subterrâneos prolongados. Um suporte para mochila está disponível para terrenos complexos.

Proteção certificada contra explosões: O design intrinsecamente seguro permite a operação segura em ambientes propensos a poeira de gás e carvão.

Projetado para ambientes extremos: classificação IP54 para resistência à poeira e água, e equipado com controle interno de temperatura para desempenho estável em ambientes subterrâneos.

Precisão em nível de centímetro, pronta para cenas complexas.

Fusão multissensor: Incorpora LiDAR, IMU e câmeras visuais. Um algoritmo SLAM proprietário de nível industrial funde esses fluxos de dados, alcançando uma precisão relativa de ±2 cm.

Sem dependência de GPS: O posicionamento baseado em SLAM garante precisão em nível de centímetro, mesmo em ambientes sem GPS, usando correspondência de características e detecção de fechamento de loop.

Geração de nuvem de pontos 3D em tempo real

Veja enquanto digitaliza: os dados da nuvem de pontos são gerados em tempo real e podem ser visualizados em primeira pessoa por meio de um aplicativo móvel, permitindo a verificação imediata dos dados.

Modelos como o SLAM200 e o SLAM2000 suportam a geração de nuvens de pontos LAS coloridas em tempo real. Quando conectados a uma rede CORS, os dados podem ser georreferenciados com coordenadas absolutas.

Compatibilidade multiplataforma: Suporta exportação em LAS, LAZ, e57, PCD e outros formatos comuns, garantindo integração perfeita com softwares profissionais de pós-processamento.

Para atender aos requisitos do cliente, um scanner SLAM portátil à prova de explosão foi utilizado para coletar dados de nuvem de pontos em túneis subterrâneos. O objetivo era gerar um modelo 3D e diagramas da seção transversal do túnel. O dispositivo possui certificação para ambientes explosivos, com certificação CMA e classificação de resistência a explosões Ex b1 Mb. Seu design integrado garante facilidade de uso e desempenho estável, com precisão e alcance de nível industrial.

Nuvem de pontos e modelo de cores do túnel

saída da seção transversal

extração da distância da parede lateral

Dados de perfil longitudinal

Visualização de nuvem de pontos e modelo de cores de túnel

Extração de Linhas de Perfil Longitudinal de Túneis

Em um projeto de silo de carvão, equipamentos SLAM portáteis de alta precisão foram usados ​​para escanear a superfície de pilhas de material. A nuvem de pontos resultante foi processada para reconstruir a forma 3D e calcular o volume da pilha. Quando combinada com valores de densidade, o sistema também pôde calcular o peso total do material.

Inspeção no pátio de carvão

Processo de coleta de dados

Visão geral da nuvem de pontos processada

Cálculo do volume após a remoção do telhado

Imagem de um silo de carvão no local

Processo de coleta de dados no local

Visão geral dos resultados dos dados de varredura

Vista superior com dados do telhado removidos.

Diagrama de Resultados do Volume de Estoque

Foram coletados dois conjuntos de dados de escaneamento de túnel utilizando equipamentos à prova de explosão para análise de desvios de escavação. As figuras a seguir apresentam dados de amostra e resultados do relatório (anonimizados):

Modelo de seção transversal do túnel

Relatório de desvio de escavação excessiva/insuficiente

Dados do modelo da seção transversal do túnel

Reduzir custos e, ao mesmo tempo, aumentar a precisão.

Desenvolvido totalmente no país: as tecnologias principais são 100% locais, garantindo a segurança dos dados e a independência da cadeia de suprimentos.

Serviço de ciclo completo: O suporte abrangente inclui treinamento sobre o dispositivo, pós-processamento e personalização de soluções específicas para o setor.

Custo-benefício: Graças às cadeias de suprimentos locais e à pesquisa e desenvolvimento independentes, esses dispositivos SLAM oferecem alta precisão a laser e estabilidade do algoritmo a custos de hardware significativamente reduzidos.

Baixa taxa total de propriedade:

Componentes modulares: Baterias e peças intercambiáveis ​​reduzem os custos de manutenção.

Interface amigável: O sistema operacional em chinês e a interface intuitiva permitem que novos usuários comecem a usar o programa em menos de uma hora, sem a necessidade de especialistas caros.

Atualizações de software gratuitas e vitalícias: as atualizações de firmware OTA garantem melhorias contínuas nos algoritmos sem custos adicionais de licenciamento de software.