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施工-102.HTML - 文章专栏 - 模袋云



Randall S Newton写道,

从无人机收集的现场数据到增强现实(AR),先进的技术正在为现实世界环境和正在进行的工作带来新的视角日本

的建筑业面临着一个问题:出生率的下降造成了熟练建筑工人的短缺。因此,重型设备制造商小松创建了一个智能建筑部门,制造自动化挖掘机和推土机。机器人设备在没有人类驾驶员的情况下推动泥土,非常精确地遵循挖掘计划。自动化重型设备是如此之快现有的地面数据收集方法(测量、地面扫描)无法跟上。

为了解决这个问题,小松智能建筑公司与旧金山的初创公司Skycatch合作,以改善数据收集和处理。Skycatch专注于无人机(UAV)的工业应用,通常称为无人机。

现在,每当小松智能工程车辆在现场时,它们都会由一架或多架收集地形的无人机引导。数据。小松将由此产生的工作流程称为世界上第一个机器对机器的自动化施工系统。

Skycatch的无人机拍摄工作现场,捕捉图像并自动生成3D现场数据。数据可以快速放置在现场图纸或模型上,以自动计算要移动的土方的面积和体积。

结果作为指令传输到智能建筑机械,以便在现场完全自主工作。把它想象成无人机-电话建设管理.

一旦我们有效地规划了工作量,[客户]就可以使用小松机械。小松的首席技术官Fujitoshi Takamura说:“智能建筑可以从开始到结束成功地规划高效的系统,因此客户可以节省大量的工作量、时间和成本。”

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SkyCatch声称,使用无人机收集3D现场数据可以缩短典型建筑工地的勘测时间(来源:SkyCatch)
项目内部的

眼睛Skycatch产品总监帕特里克·斯图尔特(Patrick Stuart)表示

:“我们是一家碰巧使用无人机收集数据的数据公司。”该公司将无人机、移动应用程序和云处理相结合,将无人机的原始数据转化为自主设备的可用信息。或供工程师在现有CAD或BIM工作流程中使用。

例如,公用设施工程师可以近乎实时地监控公用设施的安装情况。通过密切跟踪进度,工程师可以了解是否以及何时必须进行设计更改,然后进行测量并决定要做什么。手动数据收集和监督需要数天或数周才能完成的工作,现在只需几分钟即可完成。

我们为建筑行业的人提供了他们以前从未拥有的东西——洞察整个骗局。“建筑工程,”斯图尔特说。传统上,施工经理从各种来源和方法收集信息,从现场讨论到标记计划,再到电子邮件和电话交流。

“这就像一个电话树游戏,”斯图尔特说。“通常数据都比较晚,而且不太准确。”

Skycatch技术堆栈包括三层:无人机硬件和控制技术(Skycatch销售无人机,但也与其他品牌合作);数据审查应用程序d.编辑所采集的图像;以及云智能平台,用于将图像和扫描转换为可操作的数据。

数据处理的

一个例子是创建地形图。最终数据中不能有乔木、灌木等。根据项目的规模,使用计算机工作站手工清除所有植物群可能需要数小时或数周。SkyCatch云平台可以在几分钟内完成这项工作,并可扩展以使用尽可能多的处理器来完成任务。THE软件可以导出为CAD和BIM常用的AEC数据格式。

运行机器人重型设备和监控施工进度只是无人机最明显的两个用途。SkyCatch的一个客户在一个校园规模的项目破土动工并开始基础工作后开始使用该技术。

管理层开始使用Skycatch技术收集当前站点数据,并将其与项目设计进行比较。第一天,他们发现了一块价值40万美元的混凝土板有八英寸的错位。工作停止;一项调查揭示了原始调查中的缺陷,这些缺陷在设计阶段和施工阶段都有所体现。如果不是这么快发现,一个40万美元的混凝土错误可能会膨胀,成本比这个数字高出几倍,这取决于传统的建筑监督方法何时发现它。

DPR建筑公司的负责人维多利亚·朱利安说:

“如果不是每小时,我每天都会在网站上使用SkyCatch的数据。”我们可以走S.KyCatch计划,对其进行颜色编码,标记,贴上标签,并用于物流计划,每天,每周,每月-无论我们需要什么。

每个看到这个

的人都对此感到惊讶。爱死了。并且正在使用它。这真的是一个令人难以置信的工具,我不想在下一个大项目中没有它。

作为顺序数据

重复图像

Skycatch是致力于将建筑中的现实和虚拟结合起来的几家供应商之一。新的元素是反复出现的意象。“真理的单一来源”一直是圣杯,但建造过程让它变得难以捉摸。将重复的高分辨率可操作图像数据添加到BIM模型或CAD图纸的能力改变了游戏规则。BIM不再是唯一的设计/工程模型;它可以是不断更新的施工记录。

使用高分辨率重复图像可以通过提供偏离设计的证据来降低风险,如上述情况。即时航拍2D线性和3D体积测量取代了手动估计或手动检索,大大节省了时间并提高了安全性。使用图像进行作业现场流量分析可以立即识别高流量区域,使管理人员能够创建解决方案。地面3D激光扫描仪已经在大型项目中使用多年,但无人机的加入既增加了飞越观察的新维度,也增加了将现场分析转化为新形式的连续数据的能力。

A公司建筑工地是不断变化的;研究表明,与其他行业相比,建筑业近年来没有提高效率的一个关键原因是其流动状态不变。具体而言,现场协调、规划和沟通的问题并没有获得显著的自动化收益,但在移动设备上访问数据显然是个例外。创建数据和编辑数据仍然是桌面活动。使用无人机收集重复出现的图像EANS站点地图可以成为每日报告。当精确的坐标取代估计时,规划后勤和管理资产就会简化。与质控、安全等部门的沟通变得更快、更准确

飞行主管

特纳建筑公司正在与伊利诺伊大学(UI)的研究人员合作,利用无人机图像创建一个实时建筑监控系统。飞行主管使用静态图像和视频来指导质量城市控制、安全合规和物流。首席研究员、爱荷华大学土木工程副教授Mani Golparvar-Fard说:“我们对这些调查级3D可视化生产模型进行的分析为施工经理提供了每天现场发生情况的透明视图,使他们能够提高短期计划的可靠性,并在问题发生之前消除问题。”研究小组目前正在测试和完善飞行主管。关于在加州萨克拉门托建设一个新的专业体育中心。其目标是创建一个用于建筑工地数据分析的预测计算机视觉系统,该系统运行时只需最少的人工交互,并且可以使用建筑工地数据进行导航。由于不依赖GPS数据作为其唯一的导航方法,无人机可用于GPS卫星信号较弱或不存在的室内工作。这项研究正由一所大学的衍生公司Reconstruct Inc.进行商业化。弗伊Ng Superintendent目前还用于亚利桑那州的一个高层项目,以及一家领先的日本建筑公司的多个项目。

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飞行警司使用无人机创建实时施工监控流程。(来源:伊利诺伊大学和特纳建筑公司)
技术

发展

水平将建筑数据的真实世界与设计和BIM的虚拟世界保持一致的

技术在很大程度上是一项正在进行的工作。Skycatch和Reconstruct等初创公司在无人机和图像方面开展工作,而Autodesk、Bentley和Trimble等经验丰富的AEC技术供应商则在设计数据方面开展工作。一个对领先供应商及其工作的概述揭示了各种方法,以应对在建筑中调整现实和虚拟的挑战。主要参与者和技术包括:

3D机器人

3D Robotics(3DR)是无人机商业化的早期参与者,最近退出了消费市场,专注于企业应用。它已经获得了9900万美元的风险投资,并与欧特克(Autodesk)在SiteScan(一个AER)上密切合作。IAL分析平台旨在将无人机和相机硬件与各种Autodesk产品(包括Recap和A360)集成。今年早些时候,SiteScanEnabled 3DR无人机为丹佛附近著名的红岩圆形剧场创建了3D图像,作为改造项目的一部分。几年前,Autodesk使用地面3D激光扫描仪帮助扫描红岩,但这次更新显著改进了现有数据,因为它采用了空中维度。遵循借用而不是建造的伦理,3DR是它还与索尼(移动计算)和GoPro(摄影)合作,构建SiteScan的功能。

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3D Robotics与Autodesk密切合作,为用于施工监控的无人机提供装备。(来源:3D Robotics)

欧特克

多年的研究和各种收购为Autodesk提供了丰富的相关技术宝库,用于调整真实和虚拟施工数据。直到最近,它的大部分都分散在各个部门。去年,欧特克推出了Forge计划,旨在整合与混合使用真实世界数据(欧特克称之为“现实捕捉”)和设计自动化相关的各种技术和服务。有些技术是为产品D设计的开发和3D打印,但也有AEC的工具。Recap 360提供扫描数据到CAD/BIM文件的自动拼接和配准,并可用于测量扫描中描述的项目。A360是一个云协作工具,与Recap配合使用,简化了所有利益相关者对数据的访问。生成的数据可用于所有Autodesk AEC与土木工程应用程序,包括AutoCAD,Revit,Navisworks,Infraworks等。

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Autodesk Recap、A360和3D Robotics SiteScan用于创建丹佛附近红岩圆形剧场的3D数据集。(图片由Autodesk、3D Robotics和Kimley-Horn提供)

宾利系统

Bentley将其企业方法引入AEC和地理空间工程,推出了一系列软件产品,称为“现实建模”。ContextCapture将照片转换为DET与MicroStation和其他Bentley设计和工程产品以及其他供应商的CAD或GIS软件集成的光纹3D网格模型;这些模型足够精确,可用于测量或比较竣工与设计。使用ContextCapture,可以将一组大小高达100千兆像素的照片转换为单个详细模型。这些模型通过设备定位数据和精确控制点进行固有的地理参考。Co中的其他模块NtextCapture Line可以创建视频或交互式Web模型。

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Bentley ContextCapture可将照片转换为适合在CAD和BIM软件中使用的3D网格模型。(来源:Bentley Systems

特林布尔

似乎每个主要的AEC供应商都有不同的短语来描述在施工工作流程中使用3D场地数据。对特林布尔来说,它是混合的。Ed Reality,描述现实世界对象与设计中的数字内容的实时融合。特林布尔的根基是建筑,而不是设计;近年来,它一直在从建筑技术的角度构建BIM组合,并与利益一致的其他供应商密切合作。Trimble与Autodesk和Bentley都签订了互操作性协议,并在其混合现实研发中使用这两家公司的软件。特林布尔认为混合现实是一种M的空间交互,其中设计团队和施工团队都在物理环境而不是虚拟设计空间中使用3D模型进行审查、交互和共享。“在建筑行业的背景下,这是数字和真实内容共存的阶段,” Trimble的混合现实主管Aviad Almagor说。“建筑设计与现实碰撞,施工团队将数字内容转化为实物。”

特里姆乐正与微软密切合作,将HoloLens技术引入AEC.HoloLens是一款可穿戴、独立的全息显示计算机。用户可以与融合到真实对象视图中的3D模型进行交互。HoloLens显示屏可以连续调整,从“仅限实物”到“仅限数字模型”,或者介于两者之间。

Trimble是从设备认知的角度来工作的。除了微软HoloLens,它还在探索谷歌Tang的使用。O平台开发增强现实应用程序和用于虚拟现实的Facebook Oculus Rift.

与大型公司合作的

两个正在进行的试点项目突出了Trimble正在开发的内容。

与工程巨头AECOM合作,Trimble正在开发一个从施工角度对工程设计进行协作审查的系统。无人机收集的工程数据和现场数据被覆盖在微软HoloLens显示系统内供查看。可以探索设计备选方案在协作环境中,团队成员可以立即看到更改将如何与现有站点交互。

2016年

6月,Trimble宣布与中国最大的建筑公司之一CSCEC Group 1合作开展混合现实试点项目。与AECOM试点类似,无人机数据将与设计相结合,但用于施工操作概述,而不是工程审查。考虑到Group 1试点中的现场协作需求,基于Google Tango平板电脑的增强现实Y科技或将从显示端唱主角。

与Autodesk和Bentley

的产品不同,Trimble混合现实技术仍处于概念验证和试点计划阶段。

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Trimble和微软正在开发一个混合现实平台,将物理对象和数字模型结合到一个全息视图中。(来源:Trimble)
大数据

的未来

虚拟现实(VR)和增强现实(AR)目前在AEC吸引了很多关注。项目可视化(无论是销售还是建筑设计审查)是VR的一个明显用途。建筑和运营部门正在密切关注AR,将其作为一种向工作现场提供装配、运营和维修数据的新方式。这些都是有趣的应用程序,每一个都值得自己的文章。但实时站点信息有其独特之处。在BIM模型中,它超越了任何一种特定的显示技术。

虚拟现实和增强现实将数据冻结在某个时间点,而建筑工地却在不断变化。将无人机收集的现场数据实时叠加到BIM模型上,使新技术成为可能;小松的自动推土机只是第一步。随着所有的建筑过程都可以作为数据访问,现在用于所谓的大数据应用程序(如分析和人工信息)的技术可以应用智能。自动机器人焊接工和铆钉工应该不会花太长时间来组装高层建筑和自动水泥卡车,以便在没有特定的提前订单或时间表的情况下,将货物及时运送到工作现场所需的地方。增加其他数据源,如天气和交通,可以改善物流和监督。将财务数据添加到组合中,随着时间的推移,数据分析可以更准确地预测特定设计风格和施工管理的成本方法.

Randall S.Newton是Consilia Vektor的首席分析师。自1987年以来,他一直在撰写有关AEC的文章。

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