{h1}
άρθρα

Αυξημένη πραγματικότητα στην κατασκευή

Anonim

Εισαγωγή

Η ιδέα της χρήσης μιας ηλεκτρικής οθόνης που επικαλύπτει δεδομένα στην πραγματική ζωή αναφέρθηκε για πρώτη φορά το 1901 από τον συγγραφέα L Frank Baum. Δεν ήταν μέχρι το 1990 μέχρι που ο όρος «Αυξημένη Πραγματικότητα» δημιουργήθηκε από τον Thomas P. Caudell από την Boeing.

Η ενισχυμένη πραγματικότητα (AR) ορίζεται ως ζωντανή άμεση ή έμμεση όψη ενός φυσικού περιβάλλοντος πραγματικού κόσμου, του οποίου τα στοιχεία συμπληρώνονται (ή συμπληρώνονται) από εικονικές εισερχόμενες αισθητηριακές είσοδοι όπως ηχητικά, βίντεο, γραφικά ή δεδομένα GPS.

Η οθόνη «Sword of Damocles» ήταν το αρχικό ακουστικό με αυξημένη πραγματικότητα, περίπου το 1968. Στο πλαίσιο της κατασκευής, η ιδέα της χρήσης του AR για την ενίσχυση με την απεικόνιση των κτιριακών έργων δεν είναι μια νέα αντίληψη.

Χρησιμοποιώντας εικόνες που έχουν δημιουργηθεί από υπολογιστή μιας δομής που έχει τοποθετηθεί στην πραγματική τοποθεσία που επιδιώκεται, αποδείχθηκε από την Trimble το 2004. Η Gartner αναγνώρισε την AR ως αναδυόμενη τεχνολογία στον διάσημο κύκλο τεχνολογίας Hype τους ένα χρόνο αργότερα το 2005, ωστόσο, δεδομένου ότι αυτή η πρώιμη υπόσχεση AR που έχει κολλήσει στο «Trough of Disillusionment» από το 2012. Η Gartner εξακολουθεί να προβλέπει ότι η τεχνολογία είναι 5-10 χρόνια από τη γενική υιοθέτηση και αν η κατασκευή είναι μια τελική βιομηχανία, θα μπορούσε να διαρκέσει ακόμα περισσότερο, έως ότου πραγματικά δημιουργήσει επανάσταση στα εργοτάξια.

Γιατί η τεχνολογία απέτυχε να γίνει κάτι περισσότερο από ένα τέχνασμα, που βρήκε μόνο το δρόμο της στα χέρια πιλότων μαχητών και στρατιωτικών ειδικών δυνάμεων; Με την Google να αποτυγχάνει να φτάσει το AR στις μάζες μέσω του έργου Google Glass, τι σημαίνει αυτό για τις μελλοντικές δυνατότητές της για υιοθέτηση στο πλαίσιο του κατασκευαστικού κλάδου;

Αυτό το άρθρο περιγράφει το σημερινό τοπίο της τεχνολογίας AR και υποστηρίζει ότι οι αναστολείς που συγκρατούν την υιοθέτηση της τεχνολογίας διαβρώνουν γρήγορα. Τα διδάγματα που αντλήθηκαν από τις δοκιμαστικές εφαρμογές της Bechtel Infrastructure και του Crossrail στο χαρτί εντοπίζουν επίσης περιπτώσεις χρήσης για την κατασκευαστική βιομηχανία, οι οποίες τηρούν την υπόσχεση για βελτιωμένη παραγωγικότητα και υγεία και ασφάλεια στο χώρο εργασίας.

Πώς λειτουργεί το AR;

(Εικόνα: AR απεικόνιση in situ)

Προκειμένου να αξιολογηθεί ο δυνητικός αντίκτυπος της AR στην κατασκευή, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πρώτα τα στοιχεία της τεχνολογίας που αποτελούν ένα σύστημα AR. Στη συνέχεια μπορεί να προσδιοριστεί πόσο καλά λειτουργούν αυτά τα συστήματα στο πλαίσιο της κατασκευής, δεδομένων των μοναδικών χαρακτηριστικών ενός τυπικού εργοταξίου.

Ένα σύστημα AR αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

  • AR Display: Πώς ο χρήστης παρατηρεί και αλληλεπιδρά με το περιεχόμενο AR. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι οθόνης είναι συσκευές tablet (π.χ. iPad ή Windows Surface), γυαλιά AR (π.χ. Vuzix M-100, Atheer AiR) και έξυπνα τηλέφωνα (iPhone, συσκευές Android).
  • Visual Engine Rendering Engine: Πώς παράγεται το περιεχόμενο AR.
  • Σύστημα διαχείρισης περιεχομένου (CMS): Πώς διαχειρίζεται το περιεχόμενο AR και παραδίδεται στην οθόνη AR.
  • Παρακολούθηση τοποθεσίας: Πώς είναι τοποθετημένο το περιεχόμενο AR σε σχέση με το φυσικό πραγματικό περιβάλλον. Υπάρχουν πολλοί τύποι μεθόδων εντοπισμού θέσης όπως Barcode, GPS, QR κωδικοί, αναγνώριση εικόνων, αναγνώριση σημείων χαρακτηριστικών, παρακολούθηση άκρων, ανίχνευση μανόμετρο και αισθητήρες RGB.

Εφαρμογή AR σε κατασκευές

Οι ακόλουθες προκλήσεις εντοπίστηκαν από την Bechtel Infrastructure, ενώ διεξήχθη μια δοκιμή AR στο σταθμό Custom House για το έργο Crossrail καθώς και μια προηγούμενη δοκιμή στο σχέδιο Crossrail West.

Το έργο custom house αφορούσε τη χρήση του AR για την παρακολούθηση της προόδου της εγκατάστασης προκατασκευασμένων εξαρτημάτων υπερ-δομής χρησιμοποιώντας μια εφαρμογή AR που αναπτύχθηκε από την Bechtel Infrastructure. Το προηγούμενο έργο Crossrail West χρησιμοποίησε AR για να επαληθεύσει τη μεθοδολογία κατασκευής και τη θέση ενός κρίσιμου καταστρώματος μεταφοράς.

Τα εργοτάξια είναι απασχολημένα, βρώμικα, επικίνδυνα, συχνά σε απομακρυσμένες τοποθεσίες. Αυτό φέρνει μια σειρά από προκλήσεις που είναι αρκετά μοναδικές σε αυτόν τον κλάδο οι οποίες καθιστούν ακατάλληλες τις λύσεις "end-to-end" που προσφέρονται από πολλούς προμηθευτές. Η υγεία και η ασφάλεια είναι το κύριο μέλημα, καθώς υπάρχει πραγματικός κίνδυνος ότι ένα άτομο που χρησιμοποιεί μια οθόνη AR στο χώρο του ξενοδοχείου θα αποσπάται από το αυξημένο περιεχόμενο και δεν θα εμπλακεί πλήρως στο περιβάλλον.

Η κατασκευαστική βιομηχανία αγωνίστηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα με το πώς να επιτρέψει με ασφάλεια τη χρήση τηλεφώνων και, πιο πρόσφατα, συσκευών tablet επί τόπου. Ενώ οι περισσότεροι εργολάβοι έχουν τώρα λογικές πολιτικές για τη διαχείριση τηλεφώνων και δισκίων, ο συγγραφέας δεν γνωρίζει κανένας που έχει εφαρμόσει παρόμοιες πολιτικές που επιτρέπουν την ασφαλή χρήση των συσκευών AR.

Οι εργοταξιακές εγκαταστάσεις συχνά υποφέρουν από κακές ή καθόλου συνδέσεις δεδομένων, γεγονός που αποτελεί πρόκληση για την απόκτηση του περιεχομένου AR στην οθόνη AR στο σημείο χρήσης. Ορισμένα συστήματα AR διαθέτουν τοπική δυνατότητα αποθήκευσης, επιτρέποντας στο χρήστη να αποθηκεύει προσωρινά το περιεχόμενο του AR πριν από την πρόσβαση στον ιστότοπο και στη συνέχεια μπορεί να έχει πρόσβαση μέσω Bluetooth ή ενσύρματης σύνδεσης, όταν απαιτείται.

Όπως συμβαίνει με όλες τις τεχνολογικές εφαρμογές, το κόστος είναι πάντα ένα θέμα. Πολλές από τις λύσεις AR που διατίθενται σήμερα είναι απαγορευτικά ακριβές για ευρεία χρήση. Αυτό περιορίζει την πρακτική χρήση των συστημάτων AR.

Οι ακόλουθοι πρόσθετοι παράγοντες προσδιορίστηκαν κατά τη διάρκεια των δοκιμών AR που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την εφαρμογή του AR σε εργοτάξια:

Προκλήσεις επιχειρηματικής λογικής

Ορισμένοι προμηθευτές παρέχουν ολοκληρωμένες λύσεις επωνυμίας που περιέχουν κάθε ένα από τα στοιχεία AR που περιγράφονται παραπάνω. Ωστόσο, για να χρησιμοποιηθεί το AR για την επίλυση ενός προβλήματος τότε η επιχειρησιακή λογική πρέπει να εφαρμοστεί στο CMS, για παράδειγμα για να ανακτήσει το σωστό φύλλο δεδομένων προϊόντος για ένα κομμάτι εξοπλισμού που πρέπει να διατηρηθεί.

Οι λύσεις CMS του πωλητή AR δεν είναι επί του παρόντος καλά ενσωματωμένες στα συστήματα BIM (Building Information Modeling) που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία κατασκευών. Αυτό το κενό ενσωμάτωσης λειτουργεί ως εμπόδιο για την υιοθέτηση της AR στον κατασκευαστικό κλάδο.

Πολλές κατασκευαστικές εταιρείες έχουν υλοποιήσει έργα πιλοτικών ΑΕ επί τόπου, αλλά η πολυπλοκότητα που συνεπάγεται η παροχή συναφών πληροφοριών επιχειρηματικής λογικής στο σύστημα AR καθιστά δύσκολο να κλιμακωθεί η λύση για ευρεία χρήση.

Περιορισμένη χρήση των πληροφοριών πλαισίου

Τα συστήματα ειδοποίησης τύπου Google Glass και επιθεώρησης ιστότοπου που δημιουργούν μια εμπειρία 2D AR έχουν μεγάλες δυνατότητες στην κατασκευή, αλλά γενικά θεωρούνται ως απλά εναλλακτικά χειρός για την προβολή δεδομένων. Αυτό παρέχει περιορισμένο μόνο πλεονέκτημα σε σχέση με τη χρήση μιας τυπικής συσκευής tablet.

Εάν τα συστήματα AR χρησιμοποιούν καλύτερα τα δεδομένα των αισθητήρων για να είναι πραγματικά συμφραζόμενα και όχι μόνο ένα άλλο μέσο για την πρόσβαση στις πληροφορίες, τότε το όφελος θα ήταν πολύ μεγαλύτερο και θα καθιστούσε την AR μια πιο συναρπαστική πρόταση.

Πολυπλοκότητα και δυνατότητες τεχνολογιών παρακολούθησης

Υπάρχουν διαθέσιμες πολυάριθμες τεχνολογίες εντοπισμού AR, ανάλογα με το σύστημα AR που χρησιμοποιείται και το περιβάλλον τοποθεσίας. Κάθε τεχνολογία έχει τα πλεονεκτήματά της και τα ιδανικά κριτήρια εφαρμογής και επιλογής τα οποία πρέπει να εξεταστούν προσεκτικά. Η επιλογή της λανθασμένης μεθόδου παρακολούθησης μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια της τοποθέτησης του περιεχομένου AR. Μία λύση είναι να χρησιμοποιηθεί ένας συνδυασμός τεχνολογιών παρακολούθησης που συνεργάζονται για τη βελτίωση της θέσης και επιπρόσθετα επιτρέπει στην παρακολούθηση να συνεχίσει να λειτουργεί εάν μία ή περισσότερες από τις μεθόδους παρακολούθησης αποτύχουν προσωρινά.

Το επίπεδο λεπτομέρειας που απαιτείται για το περιεχόμενο AR

Το πόσο πραγματική είναι το περιεχόμενο AR πρέπει να είναι για την κατασκευή είναι ένα βασικό ερώτημα που δεν έχει ακόμη πλήρως απαντηθεί από τη βιομηχανία. Οι σημαντικότερες λύσεις AR που στοχεύουν στη βιομηχανία τυχερών παιχνιδιών απαιτούν φωτορεαλισμό και πολύ υψηλά ποσοστά ανανέωσης για να εξαπατήσουν τον χρήστη να πιστέψει ότι το αυξημένο περιεχόμενο είναι πραγματικό.

Για την κατασκευή, ωστόσο, ο χρήστης δεν απαιτεί συνήθως φωτορεαλισμό, καθώς το επίπεδο λεπτομέρειας είναι καθαρά ένας οπτικός οδηγός για την πρόσβαση σε πληροφορίες. Αυτά είναι καλά νέα για τη βιομηχανία δεδομένου ότι τα αντιληπτά γενικά έξοδα εφαρμογής προηγμένων τεχνικών αποδόσεων στην τεχνολογία περιεχομένου AR είναι ανύπαρκτα.

Στη δοκιμή προσαρμοσμένου σπιτιού Crossrail, οι χρήστες διαπίστωσαν ότι ήταν καλύτερο να παραδώσει ένα πολύ απλό μοντέλο μπλοκ του περιεχομένου AR παρά μια εξαιρετικά επεξεργασμένη έκδοση, αυτό είχε επίσης το πλεονέκτημα ότι θα παράγει λιγότερα δεδομένα που θα μειώσουν τις δαπάνες κατά τη μεταφορά δεδομένων. Εξετάζοντας περαιτέρω το μέλλον, η πιο προηγμένη τεχνολογία AR κερδίζει την ανάπτυξη από εταιρείες όπως το Magic Leap που περιλαμβάνει μια πιο άμεση τροφοδοσία οπτικών πληροφοριών στον αμφιβληστροειδή, τελικά σημαίνει ότι τα βασικά rendered πρότυπα αντικείμενα θα εμφανιστούν στην πραγματικότητα in situ, καθώς το μάτι αντιλαμβάνεται το αντικείμενο να καταλάβουν φυσικά το χώρο του πραγματικού κόσμου.

Η ανθρώπινη διεπαφή αντιμετωπίζει τις προκλήσεις για τους χρήστες που φοράνε γάντια ασφαλείας

Η τεράστια ποικιλία των οθονών απεικόνισης και των διασυνδέσεων μπορεί να προσφέρει ένα ευρύ φάσμα ευκαιριών, αλλά και να αναλύσει ερωτήματα που δεν έχουν διερευνηθεί πλήρως από τη βιομηχανία.

Θα πρέπει να περιοριστούμε σε δισκία / έξυπνα τηλέφωνα (θεωρητικά στοιχεία για το μαζικό υλικό), φορητά (εκτιμήσεις προστατευτικών γυαλιών ΜΑΠ), βυθιστικές σπηλιές AR (πρακτικές δυνατότητες), περίπτερα δεδομένων (που δεν χρειάζονται) ή αναγνώριση χειρονομίας στο μέσο ) ή να κοιτάξετε πιο μακριά χρησιμοποιώντας την προσαρμοστική τεχνολογία ευέλικτης οθόνης και τις οθόνες ηλεκτρονικών μελανιών για την παράδοση περιεχομένου που αντικατοπτρίζει έναν πιο παραδοσιακό μηχανισμό προβολής όπως το σχέδιο που αλλάζει στη θέση για να εμφανίσει τις απαιτούμενες πληροφορίες και μοντέλα 3d;

Ακρίβεια θέσης των συσκευών πεδίου AR

Η ακρίβεια της AR με βάση τα PC έχει αποδειχθεί ότι είναι πολύ καλή για την αυτοκινητοβιομηχανία, αλλά μέχρι σήμερα οι κινητές συσκευές δεν μπόρεσαν να ταιριάξουν με αυτό. Τα πακέτα κινητών συσκευών / αισθητήρων (iPad, tango έργου κ.λπ.) βελτιώνονται, ώστε σύντομα να έχουμε τη δυνατότητα για εξίσου ακριβή παρακολούθηση σε εργοτάξια.

Μόλις παραβιαστεί το κατώτατο όριο ακριβείας - και σε απόσταση - τότε τα συστήματα AR για κατασκευή πιθανώς θα κινηθούν πέρα ​​από την απεικόνιση 3D / 4D ώστε να χρησιμοποιηθούν από τις απαιτήσεις των διαφόρων εμπόρων για τη θέση και την ανάκτηση πληροφοριών συμφραζομένων, δικαιολογώντας έτσι καλύτερα το κόστος των δαπανών του συστήματος AR.

Κατασκευές AR περιπτώσεις κατασκευής

(Εικόνα: AR που χρησιμοποιείται στο Crossrail)

Παρακάτω παρατίθεται ένας μη εξαντλητικός κατάλογος των προσδιορισμένων περιπτώσεων χρήσης για ΑΑ στην κατασκευή:

  • Παρακολούθηση ενδιαφερομένων με τη χρήση μοντέλων 2D ή 3D.
  • Προγραμματισμός έργου 4D με βάση το πεδίο: Το μοντέλο τρισδιάστατης κατασκευής αλληλουχίας επικαλύπτεται έναντι του πραγματικού περιβάλλοντος χώρου, έτσι ώστε η ακολουθία κατασκευής να μπορεί να ελεγχθεί και να επαληθευτεί στην τοποθεσία.
  • Πρόγραμμα προβολής ασφαλείας: Οι συγκεκριμένοι κίνδυνοι ή κίνδυνοι μπορούν να επεκταθούν στο περιβάλλον του ιστότοπου πραγματικού κόσμου χρησιμοποιώντας εικονίδια με αναδυόμενα παράθυρα 3D
  • Πρόγραμμα προβολής τεχνικών αιτημάτων του έργου: Οι μη συμμορφώσεις ή οι αιτήσεις για πληροφορίες (RFI) μπορούν να επεκταθούν στο περιβάλλον του ιστότοπου πραγματικού κόσμου με τη χρήση τρισδιάστατων αναδυόμενων εικονιδίων.
  • Πρόσβαση στο σχέδιο: 2D / 3D εικονικά σχέδια που έχουν πρόσβαση στο site.
  • Εκπαίδευση συστημάτων / Λειτουργίες και συντήρηση: Οι λειτουργίες συστημάτων και οι πληροφορίες συντήρησης επικαλύπτονται πάνω από τον εγκατεστημένο εξοπλισμό στο χώρο για να διευκολυνθεί η εξοικείωση των συστημάτων κατά τη διάρκεια της παράδοσης και των λειτουργιών και συντήρησης.

συμπέρασμα

Ενώ συγκεκριμένες δοκιμές μικρής κλίμακας που χρησιμοποιούν AR, όπως αυτές της Crossrail Custom House, καταδεικνύουν την πιθανή αξία της AR στην κατασκευή, υπάρχουν πολλοί παράγοντες και παράγοντες που περιορίζουν την καταλληλότητά της για ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας.

Η εξέλιξη της τεχνολογίας στο χώρο της AR είναι ταχεία, με πιο ικανά προϊόντα να κυκλοφορούν σε τακτική βάση. Δεδομένου του μεγέθους και του αριθμού των εταιρειών τεχνολογίας που επενδύουν στη βιομηχανία AR, πρόκειται ασφαλώς για τεχνολογικές τάσεις που θα συνεχίσουν να αυξάνονται και θα επηρεάσουν σε κάποιο βαθμό τις ζωές μας, τις επιχειρήσεις και το εμπόριο.

Πολλές από τις προκλήσεις που περιγράφηκαν παραπάνω με την υλοποίηση του AR στο πλαίσιο της κατασκευής θα πρέπει να επιλυθούν πριν από τη μαζική υιοθέτηση είναι πιθανό να συμβεί. Ο κατασκευαστικός κλάδος θα χρειαστεί υποστήριξη για τους πωλητές λογισμικού AR και BIM για την επίλυση αυτών των προβλημάτων. Η ανάπτυξη ικανών γενικών λύσεων AR που δεν έχουν αναπτυχθεί με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις της κατασκευής στο μυαλό είναι πιθανό να είναι δύσκολο να αναπτυχθεί με επιτυχία στον κλάδο των κατασκευών, ιδιαίτερα σε μεγάλη κλίμακα.

Ένα παράδειγμα των δυνατοτήτων λύσεων AR που δεν διερευνούνται εκτενώς, οι οποίες θα μπορούσαν να αποφέρουν αξία σε περιπτώσεις χρήσης κατασκευών, αυξάνουν τις θέσεις τους με ήχο. Αντί να επικαλύπτονται δεδομένα ή μοντέλα στο οπτικό πεδίο του χρήστη, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η φωνή και αυτό θα μπορούσε να αποδειχθεί λιγότερο αποσπασματικό και ως εκ τούτου ασφαλέστερο εντός ενός περιβάλλοντος χώρου.

Το 2015, το τοπίο AR έχει κατανοήσει ότι η κατασκευή (σε αντίθεση με την εφοδιαστική και τις βιομηχανικές εφαρμογές τύπου αποθήκης της τεχνολογίας), η AR απαιτεί σημαντικά διαφορετική προοπτική να αποδειχθεί πραγματικά ωφέλιμη για τη βιομηχανία πέρα ​​από την απλή οπτική αντιπροσώπευση.

Για παράδειγμα, οι οπτικοί λίστες ελέγχου είναι ένα εξαιρετικό εισαγωγικό σημείο εκκίνησης για εταιρείες AR χωρίς σχετική κατασκευαστική εμπειρία, αλλά ενώ είναι αρκετά εύκολο να δημιουργηθούν για άλλες βήμα προς βήμα διαδικασίες στις εφαρμογές logistics / warehouse, απαιτείται περισσότερη κατανόηση από τα δεδομένα των έργων κατασκευής και την προοπτική των χρηστών για να δικαιολογήσουν τη δαπάνη. Για να βυθιστούν οι κατασκευές στην AR, οι εταιρείες AR πρέπει να βυθιστούν στις απαιτήσεις των πελατών τους.

Η AR θα διαδραματίσει τελικά σημαντικό ρόλο στην παράδοση των κατασκευαστικών έργων, όταν οι διευθύνσεις αποκλεισμού κλειδιού διευθυνσιοδοτηθούν και οι υποθέσεις κατασκευής είναι πλήρως κατανοητές. Τελικά, θα μπορούσε να είναι ένα ανεκτίμητο εργαλείο σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού των κατασκευών για την ενίσχυση του εργοταξίου με πληροφορίες κρίσιμες για την επιχείρηση και την ασφάλεια, επιτρέποντας στις ομάδες του χώρου να παράγουν έργα πιο αποτελεσματικά και πιο ασφαλή. Εάν οι μηχανικοί μπορούν να ανακτήσουν πληροφορίες 2D, 3D, nD, βίντεο ή φωνής για να κατανοήσουν και να αποκτήσουν πρόσβαση σε πληροφορίες που είναι κρυμμένες αυτήν τη στιγμή, τότε μπορεί να εκπληρωθεί η έγκαιρη υπόσχεση.


Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε ως '

--Το ίδρυμα πολιτικών μηχανικών

Συνιστάται

Πόλη των εμπορευματοκιβωτίων

Βήμα / βήμα

Υφασμάτινοι κρίκοι