【应用】Xsens惯性传感器MTi-600系列为建筑业提供挖掘解决方案，支持实时计算基坑体积及数据输出

时间： 2023-03-18 来源：XSENS

技术问答

对于体积较小或形状规整的基坑，测量起来很容易。但如果是城市中心摩天大楼的地基，或是新建地下火车站所开挖的巨大基坑呢？通常这些基坑的形状都是不规则的，且体积巨大。

位于奥地利的Sodex Innovations技术公司开发出一款产品，可以自动测量基坑且无需测量人员现场操作。这项技术比传统的测量更快更方便，并能提供更多有用的数据，这得益于Movella的XSENS MTi技术。

挖掘：开销巨大的环节

挖掘是建筑业中开销较大的一部分，基坑越大挖掘费用越高。因此，测量基坑是所有大型建筑项目中的一个重要环节。

如今，对测量员的素质专业水平要求较高。由于他们的稀缺性和高水平的培训教育，这些专业人员的工作费用非常高。由于他们需要在不同的工地间进行测量，建筑公司经常需要根据测量员的日程来安排作业，而不是根据项目进度来安排规划。

人工测量不可避免地会发生失误，关于勘测结果的争议非常普遍，给挖掘这一看似简单的操作增加了更多的风险。Sodex的创始人Ralf Pfefferkorn，曾在为学生项目开发机器人挖掘机原型时遇到过这个问题。随着挖掘工作的自动化逐渐成熟，Ralf与两位同事在2017年成立了Sodex Innovations，在五年后推出了测量基坑的全自动设备SDX-4DVision系统，并赢得了第一批客户。

基于激光和摄像技术的测量机

SDX-4DVision是一款结合高科技激光扫描仪和摄像机的系统，可以计算出挖掘基坑的三维尺寸。数以百万计的测量数据积累使该系统能够建立一个详细的点云，从中可以实时计算出精确的体积测量值（见图1）。除了激光扫描仪外，SDX-4DVision还有一个视频摄像机，可以为勘测增加照片记录。

图1：激光扫描仪对基坑的深度和面积进行持续更新的扫描

SDX-4DVision安装在挖掘机的臂架上，从那里可以不间断地看到地面（见图2）。臂架是控制挖土机的手臂，并在三个维度上不断移动。

图2：SDX-4DVision能与任何类型的挖掘机兼容

为了使用点云作为测量基坑大小的基础，系统需要连续的地理参考位置数据。它还需要不断调整其对激光测量的计算，以考虑到安装在吊臂上的SDX-4DVision装置相对于其静止位置的倾斜和三维位置。

这几组实时运动数据由Movella惯性传感器提供，第一个传感器为Xsens MTi-630R AHRS，提供加速度、转弯率和航向角信息，这样就可以持续跟踪臂架相对于挖掘机底盘的位置。

Xsens MTi-630R AHRS

第二个传感器为Xsens MTi-680G RTK GNSS/INS，通过RTK来辅助卫星定位信号，提供精确的地理定位数据，地理定位精度达到±3厘米。

Xsens MTi-680G RTK GNSS/INS

这个复杂的硬件平台为Sodex先进的软件运行提供了支持，实现了实时计算基坑体积，并在Sodex云计算平台上以方便读取的格式实时输出数据。

建筑业务流程的转变

Ralf Pfefferkorn说到，建筑业已初步了解到使用SDX-4DVision进行自动体积测量所能带来的好处。使用SDX-4DVision最明显的优势是不再需要测量员来进行测量，从成本和便利性的角度上体现出优势，最重要的是Sodex技术还消除了传统测量方式经常出现的误差风险。

使用测量员来进行测量时，建筑项目经理无法了解实时进度。SDX-4DVision的不同之处在于，测量结果是实时连续产生的，因此项目经理能掌握每一分钟的确切挖掘状态：距离完工还有多远，工地中某些区域是否比其他区域挖掘的时间更长。因此，SDX-4DVision产品为建筑商提供了一个全新的工具，可以更好地管理项目，更好地设计工作流程与施工过程。

实现这一切的前提是SDX-4DVision的测量结果需要非常精确，为此Ralf表示Sodex对于Xsens MTi-630R和Xsens MTi-680G传感器的感谢。选择合适的惯性传感器是开发系统的一个关键部分。幸运的是我们找到了MTi-600系列，它为我们提供了高精度和高输出数据率，而且价格具有高性价比。

种种迹象表明，建筑领域对于自动测量体积的创新感到振奋，像Sodex这样的技术公司有着值得期待的未来。Movella的Xsens MTi技术将会协助他们在这一方向进行创新与研发！

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