Landry, Michaël

michael.landry.2@ulaval.ca



Cycle : 3e
Directeur : Christian Larouche
Codirecteur : Mir Abolfazl Mostafavi

Sujet : Vers l’atteinte de la précision d’arpentage pour la cartographie des mines souterraines avec un système LiDAR mobile


Résumé :

L’industrie minière est un vaste domaine où l’innovation est mise de l’avant pour assurer une productivité maximale et un environnement plus sécuritaire pour les travailleurs. Dans les galeries souterraines, la déformation des murs, ou convergence, est le résultat d’un stress et d’une pression constants dans le massif rocheux provoqués par les activités d’exploitation. Afin d’éviter l’effondrement des murs, une surveillance de la convergence s’impose.
Le suivi de la convergence dans les tunnels jusqu’ici réalisé par des méthodes et des instruments traditionnels, peut désormais bénéficier de la technologie LiDAR, plus efficace et prometteuse. . Les scanners LiDAR utilisent une impulsion laser et un miroir déflecteur rotatif pour capturer l’environnement en 3D sous la forme d’un nuage de points.
Le LiDAR terrestre a prouvé son efficacité pour le mesurage des mines souterraines avec sa haute précision et densité de points. Cependant, puisque le LiDAR terrestre est exploité de manière statique, il n’est pas adapté aux longs corridors miniers. Le LiDAR mobile présente un potentiel intéressant pour la surveillance rapide et efficace de la convergence des longs tunnels miniers souterrains. Un Système LiDAR Mobile (SLM) installé sur un véhicule utilise généralement une unité de mesure inertielle (IMU) et un récepteur GNSS pour estimer respectivement son orientation et sa position dans un système de coordonnées de référence. Puisque les signaux GNSS sont indisponibles sous la surface du sol, la solution de navigation d’un SLM souterrain peut être estimée par la double intégration des observations des gyroscopes et des accéléromètres contenus dans l’IMU. L’accumulation des erreurs dans l’intégration de ces observations tend à faire dériver la solution de navigation avec le temps, provoquant des déplacements et des distorsions majeures dans le nuage de points.
Le but de ce projet est de proposer un nouvel algorithme pour positionner un SLM à l’intérieur d’une mine avec une précision centimétrique en utilisant des éléments de contrôle au sol. Les paramètres de calibrage entre l’IMU et le LiDAR seront également pris en compte pour former des nuages de points avec une grande précision afin de les comparer entre eux pour la surveillance et la détection de la convergence. Un modèle de propagation d’erreurs sera également présenté pour estimer l’impact de la précision et de l’exactitude des capteurs LiDAR et IMU sur le nuage de points.

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