Drones na mineração, uma combinação de sucesso

Tempo de leitura: 7 minutos

Um número crescente de empresas de mineração estão empregando veículos aéreos não tripulados (VANTs), também conhecidos como sistemas aéreos não tripulados (UAS), sistemas de ar remotamente pilotadas (RPASs) ou simplesmente ‘drones’.

Equipados com câmeras digitais, as pequenas aeronaves de controle remoto geram imagens aéreas de alta resolução que podem ser processadas para produção de ortofotos de alta precisão, nuvens de pontos e modelos em 3D. Agrimensores e engenheiros podem usar esses dados para fazer declarações e previsões sobre o desenvolvimento de minas e para alterações documentais, bem como calcular volumes de entulho e materiais armazenados.

Em minas com áreas tanto de solo como de subsolo, os VANTs podem fornecer informações importantes sobre o estado da área superior enquanto melhora a segurança dos trabalhadores no subsolo. Este experimento foi feito em uma área de 80 hectares em Mina de Aguas Teñidas na Andaluzia, Espanha.

Os drones na mineração podem acessar e avaliar áreas de risco por via aérea que equipamento convencional não pode alcançar, garantindo assim a segurança do pessoal e oferecendo inúmeros benefícios na indústria de mineração. A escolha do VANT adequados para cada mina depende do resultado desejado. Em geral, os VANTs de asa fixa são utilizados para mapear grandes áreas. Em contraste, os rotativos – multirotores com 4-8 rotores – têm tempos de voo mais curtos, mas pode fornecer dados mais precisos.

Os drones (VANTs rotativos) também são capazes de pairar no local e, assim, realizar tarefas de inspeção. Além disso, eles não precisam de uma pista à medida que sobem verticalmente para o ar. Consequentemente, também são adequados para a inspeção de grandes áreas, ao contrário de dispositivos de difícil acesso e seus componentes, como os mastros dos reboques. Além disso, podem ser implantados rapidamente e normalmente requerem o mínimo de recursos humanos – tudo que é necessário para um voo de inquérito é um piloto.

Os drones na mineração geram dados de áreas em questão de minutos ou horas, ao passo que vários inspetores utilizando métodos convencionais levariam dias ou semanas e mesmo assim, limitados a determinar certos parâmetros. Os dados gerados pelos drones são abrangentes e podem ser processados de várias formas. Eles também podem ser aproveitados posteriormente para encontrar diferentes medições.

O VANT seguiu as linhas vermelhas e tirou fotos automaticamente.
Figura 1 – O VANT seguiu as linhas vermelhas e tirou fotos automaticamente.

  

Minério e cobre

A empresa portuguesa de pesquisa e engenharia Geotrilho queria testar a adequação dos VANTs para a medição das minas a céu aberto e colaborou com a fabricante alemã Aibotix para voar sobre uma área de 80 hectares na Mina de Aguas Teñidas na Andaluzia, Espanha.

Esta mina é um dos atuais grandes projetos industriais e de mineração do país e tem um enorme impacto social e econômico da região. Devido à sua estrutura diversificada, o local oferece muitas tarefas diferentes para vistoria e inspeção aérea, por exemplo, a medição dos movimentos da terra ou volumes de estoques, ou a implantação de estruturas de concreto, estruturas metálicas, condutas de tubos, represas e máquinas.

A empresa estava interessada em testar a tecnologia, a fim de decidir sobre possíveis futuras aplicações e investigar como a tecnologia VANT poderia complementar outros equipamentos de levantamento, como estações totais, sistemas GNSS terrestres, scanners a laser e outros.

Pré-voo e execução de voo

Antes do voo da equipe de levantamento, liderada por Mário Encarnação (engenheiro geográfico e diretor técnico da Geotrilho), foi definida uma precisão de 2,5 centímetros de precisão dos dados-alvo. Os especialistas, então, traçaram 37 pontos de controle usando taquímetro/medições de GPS precisos uniformemente por toda a área de interesse. Depois disso, a trajetória de voo foi criada usando o AirProFlight, software de planejamento de voo.

Um mapa do terreno a ser pesquisado foi tomado a partir do Google Maps e importados para o software, e uma grade retangular foi sobreposta nela. A imagem sobreposição horizontal foi definida como 60% e a sobreposição lateral, a 40%.

O Aibot X6 foi equipado com uma câmera digital Nikon Coolpix A (500g). O sensor tinha uma resolução de 23,6 x 15,6 milímetros, ou seja, 16 megapixels. Dentro de um período de 90 minutos, o hexacoptero voou sistematicamente ao longo da grade predeterminado a uma altura de 96 metros, fotografando o chão em um ângulo vertical. No geral, o VANT capturou uma área de 80 hectares em 11 voos com uma velocidade de voo de 4m/s. Quatro pontos estrategicamente escolhidos foram utilizados para a descolagem e a aterrissagem. O Aibot X6 lidou muito bem com as altas velocidades de vento de até 10m/s que experimentou naquele dia.

drones na mineração
Figura 2 – O X6 Aibot voou automaticamente ao longo do percurso definido enquanto foi monitorado no chão

Pós-processamento

Após o voo, os dados (463 imagens) foram importados para o software de fotogrametria Agisoft para posterior processamento. Primeiramente, as imagens foram georreferenciadas. Posteriormente, o software fotogramétrico triangulação fácil de usar foi aplicado para gerar uma nuvem de pontos densos, com 392 milhões de pontos. O software permite a criação de ortofotos de alta qualidade e nuvens de pontos a partir de imagens sem distorções, com um mínimo de intervenção manual. As imagens são orientadas e “costuradas” num processo totalmente automático. Neste caso, o processo de computação levou seis horas.

Na nuvem último ponto, as coordenadas dos 37 pontos de controle de solo previamente medidos foram importados e a nuvem de pontos foi adaptado em conformidade. Desde as imagens aéreas gerado já era muito preciso, havia apenas pequenas diferenças de transformação. Além disso, o ponto de nuvem foi adaptado em termos de câmara de calibração. Finalmente, um modelo 3D texturizado foi gerado a partir da nuvem de pontos.

O tratamento posterior foi realizado usando o software reshaper 3D. Em geral, os dados podem ser facilmente exportados para outros programas, escolhendo entre uma infinidade de formatos de arquivo (nuvens de pontos, mesh, DEM, ortofoto). Após o levantamento da mina, um modelo 3D de um estoque de carvão foi criado usando o mesmo método só que sem pontos de controle. Em contraste com a realização de um levantamento a partir do solo, os peritos foram poupados o processo tedioso e às vezes perigoso de subir na pilha de carvão. Todo o processo, incluindo a produção de dados, levou uma hora.

 

drones na mineração
Figura 3 – Uma pequena câmera acoplada ao VANT transmitiu um vídeo ao vivo para a estação terrestre.

Soluções futuras

A velocidade da aquisição de dados usando os drones na mineração e seu elevado nível de precisão de dados (Aibot X6) oferecem potencial para aumentar a eficiência e a relação custo-eficácia de grandes áreas em locais de mineração. A Geotrilho está considerando o uso desta tecnologia em vários projetos, incluindo minas a céu aberto e barragens, onde o cálculo contínuo de volumes e o acompanhamento sistemático dos progressos são cruciais para os investidores.

drones na mineração
Figura 4 – O modelo 3D texturizado da região pesquisada tinha uma precisão de 2,5 centímetros.

Os drones na mineração são atualmente utilizados principalmente para gerar dados de fotogrametria. No entanto, a aeronaves não tripuladas pode também ser equipada com um sensor hiperespectral e ser utilizado para o mapeamento geológico da área. Eles podem, por exemplo, voar sobre aterros e minas abertas de forma rápida e eficientemente procurar metais preciosos ou minerais.

Alguns fabricantes de VANTs também estão desenvolvendo tecnologia de controle visual que iria trabalhar de forma independente do GNSS ou do GPS. Seria, então, possível usar VANTs em minas subterrâneas, assim, fazer o levantamento trabalho lá consideravelmente mais fácil. Os desenvolvimentos estão avançando rapidamente e continuam emocionantes.

Fonte: GIM International

 

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Como planejar um projeto de mapeamento aéreo

6 Comentários


  1. Tengo la filmación del Drone pero la alta calidad de la cámara me resulta muy pesada a la hora de guardar, como puefo comprimir para guardarlos sin perder esa calidad?

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    1. Olá Victorino, tudo bem?

      A câmera ao salvar no formato .jpg ela já faz uma compreensão e esses dados perdidos são irrecuperáveis, o indicado é trabalhar com o formato .tiff sem compreensão para preservar a qualidade da foto, realmente é um arquivo pesado, porém, influência na qualidade do produto final.

      Obrigado pela participação,

      Saudações brasileiras ao Paraguai!

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  2. Boa Tarde,
    Gostaria de saber se e possível a realização de levantamento com laser scanner 3D utilizando um Drone ?
    Trabalho com o Faro Focus 3D na area Off Shore.

    Grato !

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  3. Olá equipe da Drone Eng,

    Vocês já aplicaram o uso de Drones em empresas nacionais de mineração? Trabalhei por 3 anos com as telecomunicaçẽos da Vale e acredito que seja um potêncial imenso de utilização de drones para mapeamento constante das grandes minas como carajás e as demais em MG, mas também, utilizando-se esta tecnologia é possível dart um salto de eficiência e segurança na atividade de mineração especificamente.

    Abraços.

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    1. Fala Chará, tudo bem?

      Nós ainda não realizamos projetos no mercado de mineração, com certeza o Drone é um grande avanço neste mercado oferecendo diminuição de custos, eficiência no detalhamento (Cálculo de volume) e principalmente na segurança dos operadores.

      Obrigado pelo contato,

      Forte abraço!

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