Tianbaonet L2pro desbloquea una minería subterránea eficiente y segura con un error del 0,6% en la medición del túnel de 8 kilómetros

Con la aceleración de la construcción de minas digitales, la tecnología de adquisición de datos espaciales se ha convertido en un soporte crucial para la transformación digital de la industria minera. En este contexto, Tianbaonet ha completado una aplicación en profundidad de la tecnología de escaneo láser 3D SLAM portátil Lixel L2pro en una gran mina de oro, resolviendo los desafíos de las operaciones mineras con tecnología de vanguardia. Este proyecto tiene como objetivo crear una base de gemelo digital para túneles subterráneos, permitiendo la medición precisa de acopios, el monitoreo de seguridad y el levantamiento geológico, logrando así la digitalización de todo el proceso de producción minera, mejorando la eficiencia operativa, garantizando la seguridad de la producción y cumpliendo con los estándares de precisión de la industria.

Antecedentes del Proyecto

La gran mina de oro subterránea de propiedad estatal, con una larga historia de minería, tiene más de 8 kilómetros de túneles, que cubren múltiples áreas como frentes de excavación, túneles de transporte, cámaras y acopios. El proceso de producción actual enfrenta varios desafíos:

• No hay señal GPS subterránea, túneles estrechos con características débiles y las técnicas tradicionales de escaneo basadas en estaciones tienen baja eficiencia y puntos ciegos, lo que dificulta completar rápidamente la recopilación de datos espaciales completos.
• El acopio se mide manualmente con un margen de error de ±5% a 10%, lo que no puede cumplir con los requisitos de precisión para la contabilidad de inventario y la liquidación financiera, lo que genera inconvenientes para el control de costos.
• La frecuencia de monitoreo de deformación de túneles es baja y los peligros ocultos son difíciles de detectar a tiempo, lo que representa riesgos de seguridad.
• El levantamiento geológico es desafiante, con métodos manuales y fotogramétricos que son ineficientes, inexactos y representan riesgos de seguridad.

El objetivo principal de este proyecto es aprovechar la tecnología de escaneo láser 3D portátil Lixel L2pro para crear una base de gemelo digital para túneles subterráneos. Esto incluye el modelado digital de todo el espacio de los túneles, la medición precisa de acopios, el cálculo del volumen de vacíos, el monitoreo de deformación y seguridad de los túneles y el levantamiento geológico. El proyecto tiene como objetivo lograr una gestión digital, visual y refinada de todo el proceso de producción minera, mejorando la eficiencia operativa y garantizando la seguridad, al tiempo que se cumplen los estándares de precisión de la industria.

Selección de Equipos

Considerando los requisitos del proyecto y el complejo entorno de trabajo subterráneo, se seleccionó para este proyecto el escáner láser 3D portátil Lixel L2pro, especialmente diseñado para tales entornos. El dispositivo integra múltiples módulos de sensores, combinados con algoritmos inteligentes de IA, y puede generar datos de nube de puntos en tiempo real con una precisión comparable a los resultados de post-procesamiento, lo que lo hace adecuado para operaciones mineras subterráneas.

Aspectos Técnicos Destacados:

• Fuerte Adaptabilidad Ambiental: Soporta el algoritmo de fusión multi-fuente Multi-SLAM, posicionamiento colaborativo láser + visión + IMU, operación estable en entornos de características débiles.
• Alta Precisión y Rendimiento en Tiempo Real: Precisión absoluta planar/altitudinal ≤ 3 cm, precisión relativa ≤ 2 cm, grosor de la nube de puntos de solo 5 mm y nubes de puntos densas de 1 millón de puntos por metro cuadrado pueden restaurar detalles finos.
• Portátil, Eficiente y Seguro: Pesa solo 1.7 kg, puede ser operado por una sola persona, la medición sin contacto reduce en gran medida los riesgos de seguridad.
• Integración de Datos sin Interrupciones: Soporta RTK/CORS externos, genera directamente nubes de puntos con coordenadas absolutas en formatos LAS/PLY/DXF, se integra sin problemas con plataformas de gestión GIS, BIM y software CAD, sin necesidad de conversión de formato secundaria.

Implementación del Proyecto

El proyecto se dividió en cuatro módulos principales, aprovechando el escáner láser 3D portátil Lixel L2pro, el software de procesamiento inteligente LixelStudio 3D y la aplicación móvil LixelGo. Se dispuso de una vista previa de la calidad de la nube de puntos en tiempo real en dispositivos móviles, mientras que el procesamiento de datos con un solo clic basado en PC permitió una coordinación eficiente entre la recopilación de datos de campo y el procesamiento interno.

01. Modelado Digital de Todo el Espacio de Túneles Subterráneos

• Preparación: Antes de comenzar el trabajo, se realizó un levantamiento del sitio de los túneles subterráneos, planificando una ruta de escaneo en "rejilla". Se colocaron puntos de control reflectantes cada 80-100 metros según las especificaciones de diseño de puntos de control para garantizar una distribución uniforme en el área de escaneo.

• Recopilación de Datos de Campo: Un solo operador utilizó el L2pro, inicializando el escáner durante 15 segundos y luego se movió a lo largo de la ruta planificada. La aplicación LixelGo en el dispositivo móvil permitió el monitoreo en tiempo real de los datos de la nube de puntos. En áreas complejas, el operador redujo la velocidad y permaneció más tiempo para escanear, sin necesidad de cambiar de estación, conectando sin interrupciones los datos de escaneo.

• Procesamiento de Datos en Interiores: Los datos de la nube de puntos recopilados se importaron al software LixelStudio, donde las funciones de reducción de ruido y registro del software eliminaron automáticamente la interferencia dinámica del personal y el equipo, calibraron las coordenadas utilizando los puntos de control y optimizaron la calidad de la nube de puntos con el algoritmo "WuJian", creando un modelo de malla 3D de alta precisión y color verdadero.

• Modelado 3D: Los datos de la nube de puntos se exportaron en formato LAS para el modelado 3D, completando la replicación digital de todo el espacio de túneles, cámaras y ríos subterráneos. Se restauraron con precisión detalles finos como el espaciado de los pernos de soporte del túnel, la disposición de las tuberías y el contorno de los ríos subterráneos, cumpliendo con los requisitos para la construcción de la base de gemelo digital de la mina.

02. Cálculo del Volumen de Vacíos

Para tres áreas de vacío, se utilizó el L2pro para el cálculo del volumen, con errores de solo 1%, 0.6% y 2%, muy por debajo del estándar de la industria de ≤ 3%.

Proceso de Implementación:

• La nube de puntos recopilada en campo se ajustó a un modelo de malla triangular.
• El modelo de malla triangular ajustado se importó al software Geomagic, que calculó automáticamente el volumen del modelo.
• En comparación con las mediciones manuales tradicionales, el error mínimo fue de solo 0.6%, y los datos son objetivos y rastreables, resolviendo efectivamente disputas de liquidación y permitiendo una gestión de inventario refinada.

03. Monitoreo de Deformación y Seguridad de Túneles

Se realizaron escaneos una vez por semana, siguiendo la misma ruta y parámetros que el período de referencia para garantizar la consistencia en la recopilación de datos. Después de cada escaneo, se utilizó el software FLAC3D para realizar un análisis diferencial entre la nube de puntos actual y la nube de puntos de referencia, con una precisión que superó con creces los métodos de monitoreo tradicionales, proporcionando datos precisos para la alerta temprana de peligros.

04. Levantamiento Geológico

Las potentes capacidades de escaneo del L2pro sentaron las bases para la digitalización de la mina, mientras que la tecnología Lixel CyberColor (LCC) permitió la restauración completa de la apariencia del mundo real de la mina. Basado en la tecnología de producción de contenido 3D de nueva generación Multi-SLAM + 3D Gaussian splashing, el sistema utiliza algoritmos propietarios y optimizaciones de la tecnología 3DGS para generar automáticamente modelos 3D a gran escala ultrarrealistas, construyendo rápidamente modelos 3D del mundo real de precisión centimétrica que restauran con precisión las estructuras de la mina y los detalles de los componentes centrales.

Resumen del Proyecto

Este proyecto ha validado completamente la fuerte adaptabilidad y practicidad de la tecnología de escaneo láser 3D portátil L2pro en la construcción de minas digitales. No solo resolvió puntos débiles de la industria como la indisponibilidad de GPS, la complejidad espacial, los altos riesgos operativos y la precisión de datos insuficiente, sino que también logró:

• Modelado digital de todo el espacio de túneles
• Medición precisa de acopios y cálculo de volumen de vacíos
• Monitoreo de deformación y seguridad de túneles
• Levantamiento geológico digital de todo el proceso

En comparación con las tecnologías tradicionales, el L2pro no solo ha reducido los costos de mano de obra y los riesgos operativos, sino que también ha logrado precisión y trazabilidad en los datos, convirtiéndose en una ventaja competitiva central para la construcción de minas digitales. A medida que la construcción de minas digitales continúa avanzando, el L2pro ampliará aún más su aplicación en escenarios como el monitoreo de taludes a cielo abierto, el análisis de estabilidad de vacíos y el modelado de rescate de emergencia. Se integrará profundamente con BIM, GIS, IoT y otras tecnologías para crear un sistema de gemelo digital de minas más completo e inteligente, ayudando a la industria minera a transitar hacia un desarrollo inteligente de alta calidad, seguro y eficiente.