Tianbaonet L2pro Desbloqueia Mineração Subterrânea Eficiente e Segura com 0,6% de Erro em Medição de Túnel de 8 Quilômetros

Com a aceleração da construção de minas digitais, a tecnologia de aquisição de dados espaciais tornou-se um suporte crucial para a transformação digital da indústria de mineração. Neste contexto, a Tianbaonet realizou uma aplicação aprofundada da tecnologia de escaneamento a laser 3D SLAM portátil Lixel L2pro em uma grande mina de ouro, resolvendo desafios de operação de mineração com tecnologia de ponta. Este projeto visa criar uma base de gêmeo digital para túneis subterrâneos, permitindo medição precisa de pilhas de minério, monitoramento de segurança e levantamento geológico, alcançando assim a digitalização de todo o processo de produção de mineração, aumentando a eficiência operacional, garantindo a segurança da produção e atendendo aos padrões de precisão da indústria.

Contexto do Projeto

A grande mina de ouro subterrânea estatal, com uma longa história de mineração, possui mais de 8 quilômetros de túneis, cobrindo várias áreas como frentes de escavação, túneis de transporte, câmaras e pilhas de minério. O processo de produção atual enfrenta vários desafios:

• Sem sinal de GPS no subsolo, túneis estreitos com características fracas e técnicas tradicionais de escaneamento baseadas em estação têm baixa eficiência e pontos cegos, tornando difícil completar rapidamente a coleta completa de dados espaciais.
• A pilha de minério é medida manualmente com uma margem de erro de ±5% a 10%, o que não atende aos requisitos de precisão para contabilidade de inventário e liquidação financeira, trazendo inconvenientes para o controle de custos.
• A frequência de monitoramento de deformação de túneis é baixa e perigos ocultos são difíceis de detectar a tempo, representando riscos de segurança.
• O levantamento geológico é desafiador, com métodos manuais e fotogramétricos sendo ineficientes, imprecisos e apresentando riscos de segurança.

O objetivo principal deste projeto é alavancar a tecnologia de escaneamento a laser 3D portátil Lixel L2pro para criar uma base de gêmeo digital para túneis subterrâneos. Isso inclui a modelagem digital de todo o espaço dos túneis, medição precisa de pilhas de minério, cálculo de volume de vazios, monitoramento de deformação e segurança de túneis e levantamento geológico. O projeto visa alcançar gestão digital, visual e refinada de todo o processo de produção de mineração, melhorando a eficiência operacional e garantindo a segurança, ao mesmo tempo em que atende aos padrões de precisão da indústria.

Seleção de Equipamentos

Considerando os requisitos do projeto e o complexo ambiente de trabalho subterrâneo, o scanner a laser 3D portátil Lixel L2pro, especialmente projetado para tais ambientes, foi selecionado para este projeto. O dispositivo integra múltiplos módulos de sensoriamento, combinados com algoritmos inteligentes de IA, e pode gerar dados de nuvem de pontos em tempo real com precisão comparável aos resultados de pós-processamento, tornando-o adequado para operações de mineração subterrânea.

Destaques Técnicos:

• Forte Adaptabilidade Ambiental: Suporta algoritmo de fusão Multi-SLAM multi-fonte, posicionamento colaborativo laser + visão + IMU, operação estável em ambientes de características fracas.
• Alta Precisão e Desempenho em Tempo Real: Precisão absoluta planar/altitude ≤ 3cm, precisão relativa ≤ 2cm, espessura da nuvem de pontos de apenas 5mm e nuvens de pontos densas de 1 milhão de pontos por metro quadrado podem restaurar detalhes finos.
• Portátil, Eficiente e Seguro: Pesa apenas 1,7 kg, pode ser operado por uma única pessoa, medição sem contato reduz significativamente os riscos de segurança.
• Integração de Dados Transparente: Suporta RTK/CORS externo, gera diretamente nuvens de pontos com coordenadas absolutas em formatos LAS/PLY/DXF, integra-se perfeitamente com plataformas de gerenciamento GIS, BIM e software CAD, sem a necessidade de conversão de formato secundária.

Implementação do Projeto

O projeto foi dividido em quatro módulos principais, utilizando o scanner a laser 3D portátil Lixel L2pro, o software de processamento inteligente LixelStudio 3D e o aplicativo móvel LixelGo. A pré-visualização da qualidade da nuvem de pontos em tempo real estava disponível no celular, enquanto o processamento de dados com um clique no PC permitia a coordenação eficiente entre a coleta de dados de campo e o processamento interno.

01. Modelagem Digital de Todo o Espaço de Túneis Subterrâneos

• Preparação: Antes do início dos trabalhos, foi realizado um levantamento do local dos túneis subterrâneos, planejando uma rota de escaneamento em "grade". Pontos de controle refletivos foram colocados a cada 80-100 metros de acordo com as especificações de layout de pontos de controle para garantir distribuição uniforme na área de escaneamento.

• Coleta de Dados de Campo: Um único operador utilizou o L2pro, inicializando o scanner por 15 segundos e, em seguida, moveu-se ao longo da rota planejada. O aplicativo LixelGo no dispositivo móvel permitiu o monitoramento em tempo real dos dados da nuvem de pontos. Em áreas complexas, o operador diminuiu a velocidade e permaneceu mais tempo para escanear, sem a necessidade de mudar de estação, conectando os dados de escaneamento de forma transparente.

• Processamento de Dados Internos: Os dados da nuvem de pontos coletados foram importados para o software LixelStudio, onde os recursos de redução de ruído e registro do software removeram automaticamente a interferência dinâmica de pessoal e equipamentos, calibraram as coordenadas usando os pontos de controle e otimizaram a qualidade da nuvem de pontos com o algoritmo "WuJian", criando um modelo 3D de malha de alta precisão e cores verdadeiras.

• Modelagem 3D: Os dados da nuvem de pontos foram exportados em formato LAS para modelagem 3D, completando a replicação digital de todo o espaço de túneis, câmaras e rios subterrâneos. Detalhes finos como o espaçamento dos parafusos de suporte do túnel, o layout da tubulação e o contorno dos rios subterrâneos foram precisamente restaurados, atendendo aos requisitos para a construção da base de gêmeo digital da mina.

02. Cálculo de Volume de Vazios

Para três áreas de vazios, o L2pro foi utilizado para cálculo de volume, com erros de apenas 1%, 0,6% e 2%, bem abaixo do padrão da indústria de ≤ 3%.

Processo de Implementação:

• A nuvem de pontos coletada em campo foi ajustada em um modelo de malha triangular.
• O modelo de malha triangular ajustado foi importado para o software Geomagic, que calculou automaticamente o volume do modelo.
• Em comparação com medições manuais tradicionais, o erro mínimo foi de apenas 0,6%, e os dados são objetivos e rastreáveis, resolvendo efetivamente disputas de liquidação e permitindo o gerenciamento refinado de inventário.

03. Monitoramento de Deformação e Segurança de Túneis

A escaneamento foi realizada uma vez por semana, seguindo a mesma rota e parâmetros do período de linha de base para garantir a consistência na coleta de dados. Após cada escaneamento, o software FLAC3D foi utilizado para realizar análise diferencial entre a nuvem de pontos atual e a nuvem de pontos de linha de base, com precisão muito superior aos métodos de monitoramento tradicionais, fornecendo dados precisos para alertas precoces de perigo.

04. Levantamento Geológico

As poderosas capacidades de escaneamento do L2pro estabeleceram a base para a digitalização da mina, enquanto a tecnologia Lixel CyberColor (LCC) permitiu a restauração completa da aparência real da mina. Com base na tecnologia de produção de conteúdo 3D de nova geração Multi-SLAM + 3D Gaussian splashing, o sistema utiliza algoritmos proprietários e otimizações da tecnologia 3DGS para gerar automaticamente modelos 3D em larga escala ultrarrealistas, construindo rapidamente modelos 3D do mundo real com precisão centimétrica que restauram com precisão as estruturas da mina e os detalhes dos componentes principais.

Resumo do Projeto

Este projeto validou totalmente a forte adaptabilidade e praticidade da tecnologia de escaneamento a laser 3D portátil L2pro na construção de minas digitais. Ele não apenas resolveu pontos problemáticos da indústria, como indisponibilidade de GPS, complexidade espacial, altos riscos operacionais e precisão de dados insuficiente, mas também alcançou:

• Modelagem digital de todo o espaço de túneis
• Medição precisa de pilhas de minério e cálculo de volume de vazios
• Monitoramento de deformação e segurança de túneis
• Levantamento geológico digital de todo o processo

Em comparação com tecnologias tradicionais, o L2pro não apenas reduziu os custos de mão de obra e os riscos operacionais, mas também alcançou precisão e rastreabilidade nos dados, tornando-se uma vantagem competitiva central para a construção de minas digitais. À medida que a construção de minas digitais continua a avançar, o L2pro expandirá ainda mais sua aplicação em cenários como monitoramento de taludes a céu aberto, análise de estabilidade de vazios e modelagem de resgate de emergência. Ele se integrará profundamente com BIM, GIS, IoT e outras tecnologias para criar um sistema de gêmeo digital mais abrangente e inteligente para minas, ajudando a indústria de mineração a transitar para um desenvolvimento inteligente de alta qualidade, seguro e eficiente.