Vous le savez peut-être, ou peut-être pas, mais nous sommes étroitement engagés dans le développement des technologies de l'Industrie 4.0. IoT, apprentissage automatique en production réelle, l'entreprise numérique double - nous connaissons tout cela de première main. En d'autres termes, nous savons comment nous lier d'amitié avec une «figure» avec une ingénierie lourde brutale ou une production de pétrole.
Mais aujourd'hui, nous voulons parler de développements un peu moins héroïques pour l'industrie de la construction tout aussi dure. Nous avons décidé de titrer notre histoire «Point Cloud», et très bientôt vous comprendrez pourquoi il en est ainsi.
Imaginons le chantier le plus ordinaire. Pas un immeuble résidentiel, mais quelque chose d'industriel. À un moment donné, l'installation devra effectuer un contrôle de la qualité du travail effectué. Les entrepreneurs ont construit quelque chose, mais quoi? Et comment? Vous devez comprendre dans quelle mesure la structure achevée ou une partie de celle-ci correspond au projet.
Vous pouvez agir selon la méthode traditionnelle: envoyez des gentils avec des théodolites pour qu'ils mesurent tout. Si l'objet est grand, cela peut prendre beaucoup de temps. Les bons gars ne pourront pas grimper dans tous les coins et il y aura toujours un risque d'erreur.
Mais que faire si vous automatisez le processus? Pour effectuer un contrôle qualité rapidement, en utilisant un équipement de haute précision, et à la sortie fournir immédiatement des rapports répertoriant les lacunes constatées?
Comment ça marche
Étant donné que le développement était initialement axé sur des installations industrielles sérieuses, nous supposerons que ces installations ont toujours un projet au format d'un modèle 3D. Ensuite, nous prenons ce modèle 3D et numérisons l'objet à l'aide de la technologie de numérisation laser.
Le scanner laser permet de traiter relativement peu coûteux et avec une grande précision la structure en construction. Un télémètre haute précision moderne peut numériser jusqu'à plusieurs millions de points par seconde. Donc, littéralement, dans une journée de travail, vous pouvez obtenir un modèle numérique de l'objet.
Nous connaissons l'emplacement exact du scanner, nous connaissons la direction et la distance à chaque point, ce qui signifie que nous avons les coordonnées 3D des points. Nous obtenons un nuage de coordonnées qui correspond aux surfaces de l'objet construit. Il s'agit du nuage de coordonnées que nous appelons le «nuage de points».
Naturellement, plusieurs mesures sont effectuées. Un objet peut avoir une disposition complexe; des colonnes et d'autres éléments structurels intéressants peuvent être prévus dans un projet. Le scanner est déplacé, la procédure de numérisation est répétée plusieurs fois. De plus, les "nuages de points" résultants doivent être "assemblés" en un seul.
Nous avons développé une solution qui vous permet de comparer automatiquement le «nuage de points» avec le projet de construction en 3D. Maintenant, ce problème est résolu par les gens, imposant un «nuage» sur un modèle 3D et recherchant des déviations par l'œil. Il existe très peu de solutions automatisées de ce type et leur fonctionnalité est limitée. Nous avons complètement automatisé le processus et nommé notre prototype de moniteur de construction de jets.
Pourquoi pensons-nous qu'une personne vivante est mauvaise? Formellement, tout va bien: le problème est en train d'être résolu. Cependant, lorsque vous travaillez avec un grand objet, une personne peut tout simplement ne pas remarquer un écart relativement faible, qui, cependant, dépassera la tolérance. Le deuxième point est le temps. Le troisième point est le facteur humain: il y a toujours des écarts, le salarié déterminera indépendamment s'il se conforme ou non aux normes, comment en faire. Il y a toujours un risque d'erreur. Le quatrième point est qu'une telle analyse ne peut pas être réalisée sur le site, elle nécessitera un équipement suffisamment productif pour que personne n'y reste.
Jet Construction Monitor détecte les écarts par rapport au modèle 3D de conception dans des «nuages» numérisés. Dans ce cas, les tolérances pour chaque classe d'éléments structuraux sont prises en compte. Lorsqu'un élément dépasse la tolérance, un écart est enregistré.
En mots, tout semble extrêmement simple. En pratique, lors de l'exécution dans le système, nous avons rencontré certaines difficultés. Lorsqu'il existe un «nuage de points» prêt à l'emploi, il est difficile de comprendre où se trouvent les limites réelles de l'objet. Par conséquent, nous définissons une certaine plage de valeurs et à l'intérieur de cette région, nous recherchons des points liés à un certain élément du modèle. Si des points sont trouvés, ils sont considérés comme tombant sur cet élément.
Si de tels points ne sont pas trouvés ou ne tombent pas dans la zone spécifiée, il est considéré que l'élément n'a pas été recouvert par la numérisation. Les écarts sont calculés uniquement pour les éléments du modèle pour lesquels le pourcentage de couverture est supérieur à une valeur seuil. En règle générale, le seuil est fixé à 75%. Jet Construction Monitor prend en compte les types d'écarts suivants: décalage latéral, mise à l'échelle, rotation.
Nuage de points superposé au modèleNous alimentons donc le système: un «nuage de points», un modèle de conception 3D et des informations de référence sur les écarts pour différentes classes d'éléments structuraux. Le système produit le résultat en deux versions. La première est la visualisation 3D interactive, qui peut être vue de tous les côtés. Le second est un rapport sous forme de tableau des écarts enregistrés.
Visualisation 3D interactive avec les écarts montrésSur la visualisation interactive, vous voyez que différents éléments structurels sont peints de différentes couleurs. La couleur verte sur la visualisation indique les éléments pour lesquels les écarts ne dépassent pas les valeurs autorisées. Le violet indique des écarts dans une direction, le rouge dans l'autre.
Sur la visualisation, des zones grises peuvent être montrées qui ne sont pas couvertes par un «nuage de points». Ce sont généralement des éléments d'un modèle 3D de conception qui ne peuvent pas être numérisés, par exemple, des parties de la fondation. Il peut également s'agir d'éléments dont le revêtement est inférieur à 75%.
Les éléments du modèle, comme déjà mentionné, sont affichés sous la forme d'une liste tabulaire avec des informations sur les écarts. Si les écarts sont supérieurs aux seuils définis, la cellule du tableau est surlignée en rouge. Le tableau peut être exporté vers Excel, trié par l'indicateur d'écart et présenté à l'exécuteur testamentaire comme un registre des écarts.
Tableau des éléments du modèle avec écartsJet Construction Monitor est construit sur la plateforme
CloudCompare . Un avantage majeur de notre solution est la possibilité de produire des données sur des éléments structurels individuels. C'est avec eux que les concepteurs et les constructeurs travaillent. Autodesk a une solution similaire: là aussi, un «cloud» peut être appliqué au modèle de conception. Cependant, les écarts ne sont pas liés à la liste des éléments structurels.
Où l'appliquer
Jet Construction Monitor est principalement destiné aux clients de la construction - ceux qui supervisent les entrepreneurs en construction. Dans le même temps, il n'est pas nécessaire d'avoir votre propre scanner laser et un spécialiste approprié. Il existe des entreprises qui fournissent un tel service à un prix raisonnable.
Même pour une installation industrielle assez grande, la numérisation et la création d'un «nuage de points» prêt à l'emploi peuvent être effectuées en une journée. En pratique, cela signifie qu'il est tout à fait réaliste de recevoir un rapport hebdomadaire sur l'état de la construction en cours de construction et donc de contrôler les entrepreneurs. Dans le même temps, il est possible d'éviter toute interruption de la période de construction, de contrôler le respect des exigences du projet et des exigences technologiques et de prévenir les accidents potentiels. Et le plus important - si vous trouvez des défauts dans le temps, ils sont beaucoup plus faciles et moins chers à réparer.
Désormais, à un degré ou à un autre, Jet Construction Monitor prend en charge les fonctions suivantes:
- Recherche et visualisation 3D interactive des écarts;
- Formation d'un rapport de table avec une liste d'éléments qui vont au-delà des tolérances;
- Intégration avec les répertoires de l'industrie;
- Importer des modèles dans des systèmes de conception;
- Importer des "nuages de points";
- Reconnaissance des éléments structurels.
Les principaux consommateurs de cette solution sont les grandes entreprises, par exemple, des industries extractives et manufacturières. Ils construisent des installations à grande échelle: ateliers, usines, différents types de terminaux, où nous parlons d'un haut degré de responsabilité.
Plans futurs
Bien sûr, nous aimerions ajouter quelques fonctionnalités à Jet Construction Monitor qui rendront la solution encore plus efficace et pratique.
Nous travaillons sur une fonction de reconnaissance de formes utilisant des algorithmes d'apprentissage automatique. Maintenant, la solution est capable de trouver et de reconnaître seulement quelques images de ce type dans le «nuage de points» telles que «faisceau», «colonne», «tuyau courbé». La reconnaissance automatique améliorera la qualité de la construction des «nuages» et détectera les écarts, même pour les objets qui, pour une raison quelconque, n'étaient pas dans le modèle 3D de conception. Parallèlement, après avoir amélioré la fonction de reconnaissance, nous prévoyons de l'optimiser et de réduire le temps de traitement du «nuage de points».
Le deuxième point que je voudrais améliorer concerne le problème de l'exportation des éléments structurels. Jet Construction Monitor a été réalisé sous l'un des logiciels de conception assistée par ordinateur les plus populaires
, Autodesk Revit . Il s'agit d'un outil de
conception BIM , il implémente une hiérarchie pratique et pratique d'unités structurelles et d'éléments. Cependant, lors de l'exportation, la hiérarchie n'est pas enregistrée et la sortie est une liste «plate» d'éléments. Pour les projets à grande échelle, une telle liste est lourde, il est difficile de travailler avec elle. C'est un autre domaine de raffinement.
Enfin, nous envisageons d'ajouter une fonction de création de coupes 2D - dessins, sur laquelle les éléments qui nécessitent une attention seront mis en évidence. Le plan d'étage du bâtiment, où les éléments avec des écarts en dehors des tolérances sont mis en évidence, est une sorte de version intermédiaire de la présentation - entre la visualisation 3D et la table.
En conséquence, nous avons un produit à part entière pour le contrôle automatisé des étapes et de la qualité de construction des objets complexes. Et il sera en mesure de devenir une partie importante du convoyeur BIM dans la gestion de la construction pour les grands clients de la construction.