نقطة سحابة. كيف نطور التكنولوجيا الرقمية في البناء

ربما تكون على دراية ، أو ربما لا ، لكننا نشارك عن كثب في تطوير تقنيات Industry 4.0. إنترنت الأشياء ، والتعلم الآلي في الإنتاج الحقيقي ، ومضاعفة المشاريع الرقمية - نحن نعرف كل هذه الأشياء بشكل مباشر. بمعنى آخر ، نحن نعرف كيفية تكوين صداقات مع "شخصية" بهندسة ثقيلة وحشية أو إنتاج النفط.



لكننا نريد اليوم أن نتحدث عن تطورات أقل بطولية في صناعة البناء القاسية. قررنا عنوان قصتنا "Point Cloud" ، وسرعان ما ستفهم سبب ذلك.

دعونا نتخيل موقع البناء الأكثر طبيعية. ليس مبنى سكني ، ولكن شيئا الصناعية. في مرحلة ما ، سيحتاج المرفق إلى إجراء مراقبة الجودة للعمل المنجز. بناء المقاولين شيء ، ولكن ماذا؟ و كيف؟ تحتاج إلى فهم مقدار البنية المكتملة أو جزء منه يتوافق مع المشروع.

يمكنك أن تتصرف وفقًا للطريقة التقليدية: أرسل رجالًا جيدين مع ثيودوليت لكي يقيسوا كل شيء. إذا كان الكائن كبيرًا ، فقد يستغرق الأمر كثيرًا من الوقت. الرجال الطيبون لن يكونوا قادرين على الصعود إلى جميع الزوايا وسيكون هناك دائمًا خطر حدوث خطأ.

ولكن ماذا لو كنت أتمتة العملية؟ لتنفيذ مراقبة الجودة بسرعة ، باستخدام معدات عالية الدقة ، وعلى الفور الإخراج تقديم تقارير سرد أوجه القصور الموجودة؟

كيف يعمل؟

نظرًا لأن التطوير كان يركز في الأصل على المنشآت الصناعية الخطيرة ، فسوف نفترض أن هذه المنشآت لها دائمًا مشروع في شكل نموذج ثلاثي الأبعاد. بعد ذلك ، نأخذ هذا النموذج ثلاثي الأبعاد ونفحص الكائن باستخدام تقنية المسح الضوئي بالليزر.

الماسح الضوئي ليزر يسمح غير مكلفة نسبيا وبدقة عالية لمعالجة الهيكل قيد الإنشاء. يمكن لجهاز ضبط المسافة الحديث عالي الدقة مسح ما يصل إلى عدة ملايين من النقاط في الثانية. حتى حرفيا في يوم العمل ، يمكنك الحصول على نموذج رقمي للكائن.

نحن نعرف الموقع الدقيق للماسحة الضوئية ، ونعرف الاتجاه والمسافة لكل نقطة ، مما يعني أن لدينا إحداثيات ثلاثية الأبعاد للنقاط. نحصل على سحابة من الإحداثيات التي تتوافق مع أسطح الكائن المبني. هذه هي سحابة الإحداثيات التي نسميها "نقطة السحابة".

وبطبيعة الحال ، يتم إجراء أكثر من قياس. قد يكون للكائن تخطيط معقد ؛ قد يتم توفير أعمدة وعناصر هيكلية أخرى مثيرة للاهتمام في المشروع. يتم نقل الماسح الضوئي ، يتم تكرار إجراء المسح عدة مرات. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون "الغيوم نقطة" الناتجة "مخيط" في واحدة.

لقد طورنا حلاً يسمح لك بمقارنة "نقطة السحابة" تلقائيًا بمشروع البناء ثلاثي الأبعاد. الآن يتم حل هذه المشكلة من قبل الناس ، بفرض "سحابة" على نموذج ثلاثي الأبعاد والبحث عن الانحرافات عن طريق العين. هناك عدد قليل جدًا من الحلول الآلية من هذا النوع ووظائفها محدودة. نحن أتمتة العملية تماما وعين لدينا نموذج أولي مراقبة البناء جيت.

لماذا نعتقد أن الشخص الحي سيء؟ من الناحية الرسمية ، كل شيء على ما يرام: يتم حل المشكلة. ومع ذلك ، عند العمل مع كائن كبير ، قد لا يلاحظ الشخص ببساطة انحراف صغير نسبيًا ، ومع ذلك ، سيتجاوز التسامح. النقطة الثانية هي الوقت. النقطة الثالثة هي العامل البشري: هناك دائمًا انحرافات ، حيث يحدد الموظف بشكل مستقل ما إذا كان يمتثل للمعايير أم لا ، وماذا يفعل بها. هناك دائما فرصة للخطأ. النقطة الرابعة هي أنه لا يمكن إجراء مثل هذا التحليل في الموقع ، وسوف يتطلب معدات إنتاجية كافية لن يحتفظ بها أحد هناك.

يكتشف Jet Construction Monitor الانحرافات عن نموذج التصميم ثلاثي الأبعاد في "السحب" الممسوحة ضوئيًا. في هذه الحالة ، تؤخذ التحمل لكل فئة من العناصر الهيكلية في الاعتبار. عندما يتجاوز عنصر التسامح ، يتم تسجيل الانحراف.

بكلمات ، يبدو أن كل شيء بسيط للغاية. في الممارسة العملية ، عند تشغيل النظام ، واجهنا بعض الصعوبات. عندما يكون هناك "سحابة نقطة" جاهزة ، يصعب فهم مكان الحدود الحقيقية للكائن. لذلك ، قمنا بتعيين مجموعة معينة من القيم ، وداخل هذه المنطقة ، نبحث عن نقاط مرتبطة بعنصر معين من النموذج. إذا تم العثور على نقاط ، فإنها تعتبر تقع على هذا العنصر.

إذا لم يتم العثور على مثل هذه النقاط أو لم تقع في المنطقة المحددة ، فسيتم اعتبار أن العنصر لم تتم تغطيته بواسطة المسح الضوئي. يتم حساب الانحرافات فقط لعناصر النموذج التي تكون فيها نسبة التغطية أعلى من قيمة العتبة. عادة ، يتم تعيين العتبة على 75 ٪. يأخذ Jet Construction Monitor في الاعتبار الأنواع التالية من الانحرافات: التحول الجانبي ، القياس ، الدوران.


نقطة سحابة فرضه على النموذج

لذلك ، نقوم بإطعام النظام: "سحابة نقطة" ، نموذج تصميم ثلاثي الأبعاد ومعلومات مرجعية حول الانحرافات لفئات مختلفة من العناصر الهيكلية. ينتج النظام النتيجة في نسختين. الأول هو التصور التفاعلي ثلاثي الأبعاد ، والذي يمكن مشاهدته من جميع الجوانب. والثاني هو تقرير في شكل جدول للانحرافات المسجلة.


التصور التفاعلي ثلاثي الأبعاد مع الانحرافات الموضحة

في التصور التفاعلي ، ترى أن العناصر الهيكلية المختلفة يتم رسمها بألوان مختلفة. يشير اللون الأخضر على التصور إلى عناصر لا تتجاوز الانحرافات عنها القيم المسموح بها. يشير البنفسجي إلى الانحرافات في اتجاه واحد ، والأحمر في الاتجاه الآخر.

على التصور ، قد تظهر المساحات الرمادية التي لا تغطيها "سحابة نقطة". عادة ما تكون هذه عناصر لنموذج تصميم ثلاثي الأبعاد لا يمكن مسحه ضوئيًا ، على سبيل المثال ، أجزاء من الأساس. يمكن أن يكون أيضًا عناصر تقل فيها نسبة الطلاء عن 75٪.

يتم عرض عناصر النموذج ، كما ذكر سابقًا ، في شكل قائمة جدولية تحتوي على معلومات حول الانحرافات. إذا كانت الانحرافات أعلى من العتبات المحددة ، فسيتم تمييز الخلية في الجدول باللون الأحمر. يمكن تصدير الجدول إلى Excel ، مرتبة حسب مؤشر الانحراف وتقديمه إلى المنفذ باعتباره سجلًا للانحرافات.


جدول عناصر النموذج مع الانحرافات

تم بناء Jet Construction Monitor على النظام الأساسي CloudCompare . تتمثل الميزة الرئيسية لحلنا في القدرة على إخراج البيانات حول العناصر الهيكلية الفردية. معهم يعمل المصممون والبناة. لدى Autodesk حلاً مماثلاً: هناك ، أيضًا ، يمكن تطبيق "سحابة" على نموذج التصميم. ومع ذلك ، لا ترتبط الانحرافات إلى قائمة العناصر الهيكلية.

حيث لتطبيقه

يستهدف Jet Construction Monitor في المقام الأول عملاء البناء - أولئك الذين يشرفون على مقاولي الإنشاءات. في الوقت نفسه ، ليس من الضروري أن يكون لديك ماسح ليزر خاص بك وأخصائي مناسب. هناك شركات تقدم مثل هذه الخدمة بسعر معقول.

حتى بالنسبة للمنشأة الصناعية الكبيرة إلى حد ما ، يمكن إجراء المسح الضوئي وإنشاء "سحابة نقطة" جاهزة في يوم واحد. في الممارسة العملية ، هذا يعني أنه من الواقعي تلقي تقرير أسبوعي عن حالة البناء الجاري تشييده وبالتالي التحكم في المقاولين. في الوقت نفسه ، من الممكن تجنب تعطل فترة البناء ، ومراقبة الامتثال لمتطلبات المشروع والمتطلبات التكنولوجية ، ومنع الحوادث المحتملة. والأهم من ذلك - إذا وجدت العيوب في الوقت المناسب ، فهي أسهل بكثير وأرخص لإصلاحها.

الآن ، إلى درجة أو أخرى ، يدعم Jet Construction Monitor الوظائف التالية:

• بحث وتصور 3D التفاعلية للانحرافات.
  
• تشكيل تقرير الجدول مع قائمة من العناصر التي تتجاوز التسامح ؛
  
• التكامل مع دلائل الصناعة ؛
  
• استيراد النماذج إلى أنظمة التصميم ؛
  
• استيراد "نقطة الغيوم" ؛
  
• التعرف على العناصر الهيكلية.
  

والمستهلكون الرئيسيون لهذا الحل هم الشركات الكبيرة ، على سبيل المثال ، من صناعات استخراج الموارد والتصنيع. إنها تبني منشآت واسعة النطاق: الورش والمصانع وأنواع مختلفة من المحطات ، حيث نتحدث عن درجة عالية من المسؤولية.

الخطط المستقبلية

بالطبع ، نود أن نضيف بعض الميزات إلى Jet Construction Monitor مما سيجعل الحل أكثر كفاءة وملاءمة.

نحن نعمل على وظيفة التعرف على الأنماط باستخدام خوارزميات التعلم الآلي. أصبح الحل الآن قادرًا على العثور على بعض هذه الصور والتعرف عليها فقط في "السحابة النقطية" مثل "الشعاع" ، "العمود" ، "الأنابيب المثنية". سيؤدي التعرف التلقائي إلى تحسين جودة بناء "السحب" واكتشاف الانحرافات ، حتى بالنسبة لتلك الكائنات التي لم تكن لسبب ما في نموذج التصميم ثلاثي الأبعاد. في الوقت نفسه ، وبعد تحسين وظيفة التعرّف ، نخطط لتحسينها وتقليل وقت المعالجة لـ "cloud point".

النقطة الثانية التي أود تحسينها تتعلق بمشكلة تصدير العناصر الهيكلية. تم إنشاء Jet Construction Monitor تحت أحد برامج التصميم الأكثر شعبية بمساعدة الكمبيوتر Autodesk Revit . هذه أداة تصميم BIM ، وهي تنفذ تسلسل هرمي عملي وملائم للوحدات والعناصر الهيكلية. ومع ذلك ، عند التصدير ، لا يتم حفظ التسلسل الهرمي ويكون الإخراج عبارة عن قائمة "ثابتة" من العناصر. بالنسبة للمشاريع واسعة النطاق ، فإن هذه القائمة مرهقة ، ومن الصعب التعامل معها. هذا مجال آخر من الصقل.

أخيرًا ، نفكر في إضافة وظيفة لإنشاء أقسام ثنائية الأبعاد - رسومات ، سيتم إبراز العناصر التي تتطلب الانتباه. مخطط الأرضية للمبنى ، حيث يتم تسليط الضوء على العناصر ذات الانحرافات خارج التسامح ، هو نوع من نسخة وسيطة من العرض - بين التصور ثلاثي الأبعاد والجدول.

نتيجة لذلك ، لدينا منتج متكامل للتحكم الآلي في المراحل وجودة بناء الأشياء المعقدة. وستكون قادرة على أن تصبح جزءًا مهمًا من ناقل BIM في إدارة الإنشاءات لعملاء الإنشاءات الكبيرة.