Leica Cyclone 3DR – Inteligentna automatyzacja

Kilka lat temu, pomiar punktu za pomocą tachimetru zajmował dużo czasu, ponieważ każdy punkt mierzono indywidualnie. Dzięki tachimetrowi każdy punkt, który mierzysz, jest mierzony z jakiegoś powodu, ponieważ rejestrujesz tylko te punkty, które pozwalają wydobyć potrzebne informacje. Wraz z rosnącą popularnością technologii skanowania laserowego 3D, miliony punktów można mierzyć w ułamku czasu, a szybkość pozyskiwania danych będzie nadal rosła wraz z postępem technologicznym w przyszłości. Wraz z wzrostem ilości danych pojawiają się nowe, ekscytujące możliwości automatyzacji ich przetwarzania oraz wydobywania użytecznych informacji i wyników.

Pierwszym krokiem, który został wykonany kilka lat temu przez Leica Geosystems, była możliwość publikowania i udostępniania pozyskanych danych za pośrednictwem platform do współpracy, takich Leica JetStream i TruView. Udostępnianie danych pozwala użytkownikom zobaczyć zebrane informacje w jednym miejscu, dzięki czemu są one szybko i łatwo dostępne dla kogoś w celu wizualizacji i produktywnej pracy z chmurą punktów. Innymi słowy, te platformy współpracy umożliwiają już użytkownikom dostęp do zebranych danych, które chcą zobaczyć, kiedy chcą – w dowolnym miejscu i czasie.

Magna – Studium przypadku użytkownika

Podczas niedawnej rozmowy z przedstawicielem firmy MAGNA na HxGN LIVE 2019, Magna porównała dwie metody zbierania danych w studium przypadku, w którym badani mieli odpowiedzieć na proste pytanie: czy w starym tunelu jest wystarczająco dużo miejsca na nowoczesny pociąg? Pytanie to zostało zadane z następujących powodów: nie były dostępne żadne oryginalne rysunki powierzchni tunelu i był on już wielokrotnie modyfikowany po zakończeniu budowy, w celu obsługi różnych szerokości toru.

Porównywane przez nich metody to konwencjonalna topografia z jednej strony (klasyczne podejście do pomiaru jednopunktowego zamiast skanowania 3D na instrumencie) oraz skanowanie laserowe 3D(podejście milionów punktów) z drugiej strony.

Dane pozyskane podczas konwencjonalnych pomiarów zostały najpierw załadowane do Leica Infinity, a następnie przetworzone w Leica Cyclone 3DR (dawniej 3DReshaper). Magna poinformowała, że była w stanie wykorzystać algorytmy dostępne w oprogramowaniu, aby skutecznie wyodrębnić informacje, których szukali w chmurze punktów.

W Cyclone 3DR narzędzia, których użyli, to:

• Redukcja szumów w celu oczyszczenia chmury punktów
• Usuwanie roślinności w chmurze punktów za pomocą narzędzia DTM
• Tworzenie powierzchni w tunelu za pomocą narzędzi do modelowania
• Symulacja obrysu pociągu za pomocą narzędzi do przemieszczania obiektów
• Generowanie raportów

W tym przypadku najbardziej istotne było narzędzie DTM, które szuka najniższych punktów w chmurze punktów. W przypadku tego zastosowania, roślinność nie była istotna dla analizy i dlatego można ją usunąć. To, co jest istotne, to ziemia i urwisko. Aby odróżnić klif od roślinności, Magna wykorzystała elastyczne narzędzie DTM do określenia kierunku pionowego. Zdefiniowanie kierunku pionowego jako prostopadłego do klifu pozwoliło im wyodrębnić powierzchnię klifu, mimo że jest to powierzchnia pionowa.

Sam tunel został wymodelowany za pomocą algorytmów tworzenia modeli siatkowych 3D, a także wszystkich narzędzi pozwalających wypełniać otwory, wygładzać lub ogólnie poprawiać model. Ta triangulowana powierzchnia została użyta jako powierzchnia odniesienia we wszystkich dalszych analizach unikania kolizji. Porównanie tych dwóch podejść obejmowało zarówno porównanie dokładności, jak i porównanie kosztów.

Wnioski były następujące:

• Jeśli chodzi o poświęcony czas, konwencjonalne podejście z wykorzystaniem tachimetru wymagało ponad 2 tygodni, podczas gdy podejście wykorzystujące skaning laserowy dało wynik w ciągu 2 dni: 1 dzień na miejscu w celu zebrania danych i 1 dzień w biurze na przetworzenie danych (tj. 5 razy szybciej niż konwencjonalne podejście z tachimetrem).
• Jeśli chodzi o dokładność, dane dostarczone przez metodę skaningu laserowego zostały zgłoszone jako dokładniejsze, bardziej szczegółowe i ostatecznie bardziej wiarygodne, ponieważ błąd ludzki został praktycznie usunięty z procesu, eliminując potrzebę określania przez operatora, które punkty powinny zostać wybrane do pomiaru geodezyjnego. Jako zalety skanowania laserowego podkreślono zarówno dokładność, jak i kompletność danych. Każdy pojedynczy kamień w terenie, został uchwycony w chmurze punktów za pomocą skanowania laserowego, a nie subiektywnego wyboru, co było istotne dla zespołów zajmujących się pozyskiwaniem danych w terenie podczas pracy z danymi pochodzącymi z tachimetru.

Podejście do skanowania laserowego zostało zatem zatwierdzone przez firmę Magna, ponieważ pozwoliło na poprawę zarówno produktywności, jak i jakości danych. Poinformowali, że kluczowym komponentem było oprogramowanie Cyclone 3DR, które zostało użyte do przetwarzania danych. Dzięki skanowaniu laserowemu firma Magna była w stanie dostarczyć właściwe informacje we właściwym czasie. Po dokładnej analizie wywnioskowano, że nowoczesny pociąg może przejechać starym tunelem bez kosztownych modyfikacji.

Elementy inteligentnej automatyzacji

Ta analiza przekazana przez Magna jest dokładnie tym, co chcemy dostarczyć — dokładne i wiarygodne informacje przekazywane za pomocą wydajnego procesu przetwarzania danych w celu wspierania podejmowania decyzji w świecie rzeczywistym.

Proces roboczy związany ze skaningiem laserowym obejmuje sześć elementów, które mają fundamentalne znaczenie dla zwiększenia produktywności i wydajności. Te 6 elementów pozwala użytkownikom na wyodrębnienie właściwych informacji dzięki inteligentnej automatyzacji:

1. Przechowywanie danych
   Wraz ze wzrostem ilości punktów, które można pozyskać za pomocą skanowania laserowego 3D oraz łatwością obsługi nowej technologii, rozmiar chmur punktów 3D znacznie wzrósł i będzie rósł w nadchodzących latach. Nie możesz po prostu używać dysków twardych do przechowywania danych, aby mieć do nich dostęp. Podejście związane z wykorzystaniem bazy danych oferowane w JetStream służy jako jedno źródło prawdy, a wielu użytkowników może uzyskiwać dostęp do danych w sposób zdalny w tym samym czasie oraz pracować z tymi samymi danymi projektu w różnych środowiskach CAD, jednocześnie synchronizując zmiany z centralną bazą danych.
   
   
2. Szybki dostęp do danych i udostępnianie ich
   Centralna i niezawodna baza danych jest ważna. Możliwość szybkiego dostępu do tego jednego źródła danych i dzielenia się nimi z członkami projektu lub klientami ma kluczowe znaczenie. W przypadku dużych zbiorów danych wszystkie pozyskane punkty powinny być dostępne przez cały czas i renderowane na wybranej przez Ciebie platformie, aby uzyskać potrzebne informacje tam, gdzie ich potrzebujesz, bez frustrujących opóźnień, niezależnie od rozmiaru danych.
   
   
3. Interoperacyjność
   W naszym świecie konsumentów danych 3D, ilość różnych formatów plików jest po prostu ogromna. Niektóre z nich są otwarte i określone przez konsorcja, a inne to zastrzeżone formaty binarne — a żaden z nich nie zawierał pełnego zapisu projektu, od punktów do zobrazowań, po znaczniki, pomiary i metadane związane z projektem. Podczas opracowania każdego projektu można wykorzystywać kilka różnych programów do przygotowywania danych, kontroli, modelowania oraz QA/QC lub udostępniania danych. Obsługa prostego przepływu danych do / z Cyclone 3DR ma kluczowe znaczenie.
   
   Wysiłki te doprowadziły nas do zaproponowania różnych podejść: Po pierwsze, formaty plików LGS, dostępne od 2018 roku, to uniwersalny plik projektu rzeczywistości cyfrowej Leica Geosystems. Pliki LGS zostały zaprojektowane, aby zapewnić wydajność JetStream w postaci pliku, który można przenosić, który może być używany w wielu różnych środowiskach CAD za pośrednictwem wtyczek CloudWorx. Po drugie: bezpośrednio wysłane danych do pakietów CAD. Dzięki temu Cyclone 3DR może wysyłać dane bezpośrednio do innego oprogramowania 3D, na przykład AutoCAD i MinePlan firmy Hexagon Mining. Po trzecie, obsługa standardowych formatów branżowych. W Cyclone 3DR. W programie Cyclone 3DR obsługiwanych jest do 15 różnych formatów plików, a ostatnio podjęto działania w kierunku obsługi formatów plików AEC (IFC i RVT, a także eksport do 3D PDF).
   
   
4. Algorytmy
   Algorytmy są kluczowym elementem inteligentnej automatyzacji. Różne techniki wydobywania informacji z chmur punktów pomagają zautomatyzować przetwarzanie danych poprzez konsolidację wszystkich czynności w kilku prostych krokach.
   
   W przypadku zgłoszonym przez Magna, trzy algorytmy zostały zidentyfikowane jako kluczowe: usuwanie szumu, tworzenie modelu siatkowego i ekstrakcja DTM. Algorytmy te są owocem intensywnych prac rozwojowych w ciągu ostatnich lat. Ale oczywiście istnieje wiele innych algorytmów dostępnych w Cyclone 3DR, które udowodniły swoją skuteczność, na przykład tworzenie klastrów punktów zgodnie z ich rozkładem przestrzennym lub wyodrębnianie linii nieciągłości.
   
   Staramy się wykorzystywać najnowsze techniki. Często narzędzia i techniki opracowane dla jednej dziedziny mogą bardzo dobrze pasować do modelu roboczego innej dziedziny, jak ma to miejsce w przypadku narzędzia Cyfrowego Modelu Terenu. Chociaż początkowo narzędzie DTM było przeznaczone jako narzędzie do pomiarów, zostało zastosowane z wielkim sukcesem w tym wyspecjalizowanym modelu wyodrębniania danych — zastosowania znacznie odbiegającej od pierwotnego projektu.
   
   
5. Dedykowany przepływ pracy
   Poruszyliśmy algorytmy, interoperacyjność danych i szybki dostęp do dużej scentralizowanej bazy danych. Funkcje te służą jako zestaw narzędzi o dużej elastyczności, który może obsługiwać wiele różnych zastosowań. Dla użytkowników, którzy mają do czynienia z nową, niszową aplikacją, ten zestaw narzędzi jest świetny. Jednak w celu zautomatyzowania modelu roboczego dla wspólnych zastosowań, niezbędne są dedykowane narzędzia i niestandardowe modele robocze.
   
   Modele robocze specyficzne dla branży i konkretnych zastosowań umożliwiają użytkownikom rozpoczęcie od importu chmury punktów i prowadzenie jej przez całą drogę do wygenerowania opracowania końcowego, w tym na każdym etapie pośrednim. Wraz z przejściem z 3DReshaper na Cyclone 3DR, elastyczny zestaw narzędzi został ponownie skonfigurowany do różnych zastosowań, takich jak kontrola przekrojów lub kontrola zbiorników. Podobnie, Cyclone REGISTER 360 został również zaprojektowany wokół modelu roboczego wyposażonego we wskazówki, aby umożliwić początkującym lub całkowicie nowym użytkownikom opracowanie prostych projektów.
   
   
6. Wszechstronność
   Ostatnim elementem, który wymaga tutaj uwagi, jest wszechstronność. Jak możemy opracować produkt, który będzie wystarczająco elastyczny, aby dostosować się do nowych, nieznanych zastosowań i tych, które ograniczają się do zastosowań, dla których był pierwotnie planowany? W Cyclone 3DR skrypty zapewniają użytkownikom najwyższą wszechstronność. Skryptowanie pozwala użytkownikom wykorzystać cały zestaw narzędzi 3DR do automatyzacji szeregu powtarzających się zadań. Na przykład, zawsze wczytując chmurę punktów, usuwając szum, dopasowując się do danych CAD, porównując i generując raport w formacie PDF – wszystko to można zrobić automatycznie, z lub bez udziału użytkownika.
   
   Ale skrypty w Cyclone 3DR to znacznie więcej niż tylko powtarzanie serii powtarzających się zadań, które już istnieją w paskach narzędzi Cyclone 3DR. Dzięki dostępowi do funkcji rzadziej używanych, takich jak pobieranie wszystkich punktów ze sfery lub tworzenie linii najlepszego dopasowania z tego podzbioru punktów, użytkownicy mogą naprawdę opracować dodatkowe algorytmy i wyodrębniać informacje, których szukają. Takie podejście zostało udowodnione w skrypcie poświęconym wyodrębnianiu krawężników przy ulicy. Na przykład w tym skrypcie używanych jest sześć funkcji:
• Oddziel punkty w określonej odległości na linii
• Redukcja chmury punktów
• Tworzenie modelu siatkowego 3D
• Najlepsze dopasowanie w 3D dwóch modeli
• Zastosowanie macierzy transformacji
• Najlepsza płaszczyzna

Dostęp do tych funkcji umożliwia wykorzystanie skryptu do danych pochodzących z wielu rodzajów instrumentów: obrazowania / ręcznego skanera laserowego (na przykład BLK360 lub BLK2GO), skanery pozyskujące dane z wysoką gęstością (na przykład RTC lub seria P), systemy do skanowania kinematycznego (Pegasus:Two i Pegasus:Backpack). Ten skrypt wyodrębni kilometry krawężników i zatrzyma się tylko wtedy, gdy na krawężniku nie zostaną zmierzone żadne punkty!

Właściwe informacje we właściwym czasie

Chociaż jesteśmy dumni z tego, że zapewniamy klientom narzędzia, które dostarczają im właściwych informacji we właściwym czasie, chętnie przyjmujemy również sugestie od klientów, aby ulepszać nasze produkty.

To dzięki wsparciu klientów i ich informacjom zwrotnym z terenu otrzymujemy wskazówki, które wykorzystujemy przy opracowywaniu nowych rozwiązań. Jeśli masz jakieś uwagi dotyczące produktu, zachęcamy do skontaktowania się z nami za pomocą tego formularza.

Aby otrzymać więcej informacji o Cyclone 3DR, odwiedź stronę produktu lub skontaktuj się z nami.


Gilles Monnier
Manager Generalny, Technodigit
Dział Reality Capture