BlickfeldにLiDARが複数の業界の体積測定に最適である理由と、LiDARが一度に1つのアプリケーションで世界を変えるのにどのように役立つかについて話を聞いた。
今日の競争の激しい世界では、業務をより効率的にするあらゆる機会が企業にとって有益です。これには原材料の正確な測定と追跡が含まれ、計画から製造、出荷までの全工程がそれに依存します。このプロセスの重要な要素の1つは体積測定です。これは在庫の追跡や資材備蓄の測定に必要です。
従来の、手作業による体積測定ツールおよび方法には、目測、ホイール型距離計、計量バケツ、またはトラック積載重量測定などがありますが、これらは非効率であるだけでなく、コストがかかり、不正確です。そのため、食品、飼料、医薬品などの多くのプロセス産業は、自動化された、ハイテクで非接触のセンサーに移行しています。
LiDARなどのセンサー技術は、データに基づいた意思決定を可能にすることで、体積測定を向上させることができます。
補完ソフトウェアの統合により、リアルタイムの体積測定が可能になり、サプライチェーンの完全なデジタル化が可能になります。
LiDARを使用した体積測定が合理的である理由
正確な3D形状の再構築と体積推定は、建設のための地形評価や、鉱山から除去された、または倉庫に保管された材料の量など、多くの適用例において不可欠です。
シングルポイントレーザーなどの多くの非接触センサーは、一定の条件下で有用であり、一般にレベル測定や物体測定に使用されます。しかし、体積測定では通常、材料表面レベルの変化を考慮に入れるために、表面全体のスキャンが必要です。対照的に、シングルポイントレーザーは一点しか測定できず、同じ情報を取得するには複数の測定が必要です。
3D-LiDARは、環境全体（この場合は材料の表面)をスキャンし、何百万ものポイントで構成される正確な3Dポイントクラウドを生成できるため、ここで重要な役割を果たします。これは、ミリメートル単位の正確な物体表面の空間データをリアルタイムで生成し、材料表面のあらゆる変化を考慮することができます。
一般的な光学再構築法が環境光を必要とするのに対し、LiDARは暗闇でも動作可能です。またその範囲が広いため、労働者の安全を危険にさらすことなく、安全な距離からデータを収集することができます。
在庫管理システムに組み込まれた正確な体積測定により、在庫エラーを低減し、需要に即応した配送確認と適時出荷を確実に実行することが可能となります。また、LiDARベースの体積測定により、正確な生産と材料レベルの追跡が可能になり、在庫切れや過剰在庫の状況を防ぐことができます。需要と供給は容易に追跡でき、複数の場所にわたる完全な在庫を、備蓄履歴の追跡と在庫レベルの閾値とともに管理できます。
LiDAR体積測定とポイントクラウドデータ
LiDARセンサーは、スキャンパラメータによって決定される間隔で、現場全体にデータポイントが均等に分散された高密度の測定値を生成します。
体積測定を含む、LiDARを応用して測定されたデータは、強度値を持つポイントデータ(XYZI)としてエクスポートできます。これにより、LiDARスキャナに対する材料のXYZ座標と、スキャンされた対象物の反射率に直接関連する強度値を検出できるため、ポイントクラウドの深度と遠近感の可視性が向上します。
これらの値は、保管された材料の体積を計算するために使用できます。XYZ値は3軸すべてに最小座標値と最大座標値を生成できるため、それに応じて、すべての点を囲む直方体の体積が得られます。また、強度値を使用して、材料の表面の不規則性を検出して説明できるため、体積測定が非常に正確になります。
体積測定用途におけるLiDARの活用例
LiDARを使用したバルク体積測定
粉体およびバルク固体備蓄の測定と監視は、多くの産業にとって課題です。一般的に使用されるセンサーは機械的であるか過度に単純化されており、リアルタイムかつ正確なレベル監視と在庫管理に必要な完全な情報を提供できません。シングルポイントレーザーとレーダーは、表面の完全な3D画像を作成することができず、超音波センサーは、貯蔵材料による信号吸収、信号のノイズと反射、限られた範囲、および高出力要件などの問題によって損なわれます。その結果、データが不正確になり、インストールコストが高くなります。
これに対して、3D LiDARは、これらの問題のいずれからも制約を受けません。たとえば、LiDARベースの体積測定システムを木材チップ工場で実装して、生産される木材チップの体積を測定することができます。センサーは、ポール、クレーンなどの背の高い機械、またはドローンにも搭載できます。
多点スキャン能力をもつLiDARは木材チップ杭の不規則な地形の体積測定にも最適であり、検出された平均、最高、および最低レベルを提供します。また、操作に環境光が不要なため、夜間でも連続的かつ瞬時（リアルタイム）の測定が可能です。つまり、メーカーは24時間365日稼働を継続できます。
この用途は、土を掘削して建物の基礎を作る建設現場にも拡張応用可能です。LiDARは、掘削された材料の体積を測定するために使用できます。このデータは建設現場の効率的な運営に役立ちます。掘削された材料の体積によって必要なトラック積荷の数が決まり、サプライチェーンの効率化と信頼性の向上に大きく貢献します。
LiDARを使用したデッキの体積測定の記録
非常に狭いスペースを持つ、絶えず変化するログスタックの山を正確に測定することは、非常に困難な作業です。ログボリュームの測定は時代遅れの科学であり、旧来の方法では「間に合わない」のです。
従来、専門家によるスケーリング法が用いられてきましたが、これは、松、杉、モミなどの木の種類や品質（節があるかないか）に依存するだけでなく、丸太の長さや直径を手作業で測定する必要がありました。
この煩雑で時代遅れの方法は、デッキの長さと面積を即座に生成できるLiDARに簡単に置き換えることができます。
LiDARではリアルタイムで正確かつ再現性のある結果を得ることができるため、その統合により「ジャストインタイム」在庫を追跡し、合理的で費用対効果が高く、効率的で安全なレーザー測定を提供することができます。また、最大250mの測定範囲により、安全な距離から装置を設置して使用できるため、オペレーターの安全性も確保されます。
産業イノベーションの限界を押し広げるLiDAR
LiDARは、工業プロセスをより効率的かつ費用対効果の高いものにする可能性を秘めています。LiDARを体積測定と在庫追跡に使用することで、リアルタイムかつ正確な体積測定を通じ、企業にとってこれまでにない業務効率を実現することができます。