Izvor: Inside unmanned systems (August/September 2020) – Peter Gutierrez, europski urednik

Barrit Lovelace je regionalni menadžer tvrtke Collins Engineers, Inc. u Chicagu, koja pruža usluge dizajna i analize za transportne, pomorske, građevinske i industrije razvoja prostora. „Započeli smo istraživanja za Minnesota Department of Transport (ministarstvo transporta u Minnesoti MnDOT) na temu korištenja dronova za inspekcije mostova 2015. godine“ ,prisjeća se Lovelace, koji radi u Saint Paul, Minnesoti, “i upravo sada završavamo četvrtu fazu istraživanja. Što se tiče toga, prešli smo na stvarnu primjenu dronova za potrebe projekta inspekcije. Koristimo ih za snimanje cijelog mosta i kreiranje 3D modela ili „digitalnog klona“ ( engl. Digital twin model ) tog mosta za potrebe izrade inspekcijske dokumentaciju i planiranja sanacija i samih popravaka na mostu.

Jedan od njihovih nedavnih projekata uključuje potpuno modeliranje St. Croix Crossing-a, značajanog mosta  s 4 prometne trake i dodatnim trakama za pješake i bicikliste. Taj most, koji prolazi preko rijeke St. Croix i povezuje St. Joseph, Winsconsin i Oak Park Heights, prvi puta je otvoren za promet 2017. godine.

„To je velik i značajan most,“ kaže Lovelace, „ovješeni most koji smo završili prošle godine.“ Ovješeni most koji uključuje strukture koje kombiniraju glavne elemente grednog mosta s kutijastim nosačima i visećeg mosta. „Collins Engineers radio je inspekciju prošlo ljeto, u suradnji s MnDOT, upotrebom bespilotne letjelice i po našem mišljenju su dobiveni jako dobri rezultati. „

Vizualna inspekcija građevina samo je dio onoga s čime se Collins bavi, kaže Lovelace. „Na vrlo osnovnoj razini, da, mi pregledavamo stvari i pokušavamo identificirati moguće probleme. Riječ je o dijelovima mostova kao što su palube, grede, nosači, stupovi i ležajevi. Naši inženjeri imaju mnogo terenskog iskustva i znaju točno što se traži.”

„Ali rekao bih da je danas još veći dio – i tu dolaze dronovi – korištenje podataka prikupljenih za stvaranje digitalnog klona (blizanca), što je  zapravo potpuna i ekstremno detaljna 3D kopija samog mosta. Potom možemo iskoristiti ovaj 3D model kako bi smo našim klijentima i partnerima pokazali kakvo je stvarno stanje građevine, i to na način koji do sada nije bio moguć.“

Collins Engineers koristi najkvalitetnije komercijalne bespilotne letjelice u kombinaciji sa pripadajućim softverima kako bi izradili visoko detaljne, pregledne digitalne modele. „Ovaj način je jednostavno mnogo bolji od tradicionalnog i zastarjelog izvješća na papiru. Možemo iskoristiti 3D model za inspekciju te ga arhivirati i po potrebi se referirati na njega kasnije u budućnosti, za potrebe popravaka i mjerenja utjecaja opterećenja na most.

„Modeliranje mosta može biti vrlo izazovno“, kaže Lovelace, “zato što njegova geometrija može biti vrlo kompleksna. Naša tvrtka ima mnogo sjajnih inženjera s puno terenskog iskustva, i kroz iskustvo i učenje na vlastitim pogreškama razvili smo veoma dobar način rada za uspješno modeliranje. Digitalni klonovi pružaju značajno bolji način evidentiranja i inspekcije mosta za nadležne osobe i institucije“

Oprema: Falcon 8+ i Intel Mission Control

  • Falcon 8+ je opremljen sa 3 neovisna autopilota koji omogućavaju sigurne i točne letove.
  • Tri autopilota i jedan GPS prijemnik u letjelici, gdje svaki autopilot sadrži svoje senzore: 3 magnetometra, 3 akcelerometra, tri žiroskopa i 1 barometar – što je ukupno 10 senzora po autopilotu.
  • Dron je stabilan u letu pri teškim uvjetima, uključujući rad na područjima s elektromagnetskim smetnjama.
  • Automatizirano upravljanjem letom s mogućnosti ručnog upravljanja za posebne zadatke. Kompenzacija vjetra u letu do 45 kilometara na sat u GPS modu, ili do 56 kilometara na sat u modu održavanja visine.
  • Kamera ima mogućnost rotiranja 100 stupnjeva vertikalno prema gore i 100 stupnjeva vertikalno prema dolje. Što ukupno znači 200 stupnjeva područja rotiranja kamere. Ta mogućnost zajedno sa patentiranim V-oblikom drona omogućava neometano snimanje objekta i prikupljanje podataka iz bilo kojeg kuta.
  • Softver Intel Mission Control omogućava napredno planiranje leta, upravljanje projektom i podacima za 2D i 3D misije.
  • Planiranje leta i automatiziran let omogućavaju snimanje fotografija s točnih položaja i sa točnom orijentacijom kamere uz ostvarivanje adekvatnih preklopa.

Pravi izbori

Lovelace kaže da je odabir pravilne opreme bio prioritet za Collins Engineers od samog početka. „Pristup velikog broja ljudi je da kupuju jeftine i nekvalitetne dronove preko interneta, i iako postoji primjena za takve dronove, prema našem iskustvu smatramo i preporučamo korištenje komercijalne opreme namijenjene za inspekcije. Koristimo Flyability Elios, koji je visokokvalitetan dron, ali mislimo da je ipak najbolji izbor Falcon 8+. Taj dron najviše koristimo. “Intel Falcon 8+ Topcon Edition UAV s rotirajućim krilima s mnogo naprednih mogućnosti. „Kvaliteta fotografija je mnogo bolja s dronovima visokog ranga, “kaže Lovelace,“i upravo to je naš krajnji cilj, dobivanje visokokvalitetnih fotografija. Ako to ne dobijemo, informacije su teško vidljive i nismo u mogućnosti kreirati dobre modele.“

Jednom kad je generiran 3D model građevine, uglavnom ga učitavamo na neki cloud servis. „Možemo postaviti 3D model na cloud servis i tada naši klijenti imaju mogućnost samostalno otvoriti i pregledati model,“objašnjava Lovelace. Naši inženjeri mogu uključiti bilješke o vlastitim zapažanjima u inspekciji kao i sve ostale informacije direktno na modelu u obliku interaktivnog komentara, tako da klijent može istraživati i pregledavati građevine te istaknuti pojedinačne elemente koje inženjeri žele istaknuti.

„Ovo je velika, nova prednost,“ kaže Lovelace. „Tradicionalna papirnata izvješća uglavnom su gomila teksta, gdje riječima pokušavate objasniti kompleksnu prostornu situaciju, pokušavajući objasniti gdje se nalazi određeni problem. Mnogo puta to može biti poprilično teško, pokušavajući objasniti gdje se nalazi, na primjer neka pukotina, ili bilo kakva druga slična deformacija. Uz digitalne modele, nije potrebno ništa opisivati. Sve je jasno vidljivo na 3D modelu, zato što se svi ti detalji i deformacije jednostavno nalaze na modelu.“

Ništa od ovoga ne bi bilo moguće bez najnovijih softvera koji ujedinjuju fotografije sa ostalim senzorima i prostornim podatcima. „Stvar je u kombiniranju mnogo različitih stvari,“ kaže Lovelace. „Za početak, planiranje leta je velika stvar. Kad imate dobar softverski paket koji omogućava učinkovito planiranje izmjere i mogućnost pokrivanja velikih i kompleksnih 3D struktura kao što je most St. Croix, za dobivanje svih potrebnih fotografija, letenjem na jednakim udaljenostima od mosta i slično, što doprinosi kvaliteti fotografija i završnih rezultata.“

Praktični pristup

„Još jedna stvar po kojoj se naš pristup razlikuje od drugih,“ kaže Lovelace“ je to što gotovo isključivo koristimo naše projektante i nadzorne inženjere za mostove kao pilote dronova. Prema našem iskustvu, ako trebate uključiti vanjske izvođaće kao pilote, neke se stvari izgube u komunikaciji. Rad je manje učinkovit i ne dobivamo jednako kvalitetne rezultate. Stoga smo školovali vlastite inženjere za pilote dronova. To su ljudi koji točno znaju što je klijentima potrebno. Oni znaju koji je opseg posla i što je cilj inspekcije. Naši nadzorni inženjeri vide bespilotne letjelice kao još jedan komplet alata koji koriste, i radije bismo naučili nadzornog inženjera letenju dronom nego pilota drona inspekciji mosta.“

Lovelace kaže da popis prednosti ne završava s izvanrednim fotografijama. Bespilotne letjelice su prvi odabir kada je u pitanju sigurnost. Inspekcije bazirana na dronovima može se izvršiti bez smetnji prometa na mostu, što nije slučaj s uobičajenim metodama. „Možemo povećati sigurnost eliminiranjem preusmjeravanja prometa,“ kaže on. „Zatvaranje prometnih traka, osim stvaranja zastoja u prometu, značajno povećava rizik kako za sudionike u prometu tako i za one koji upravljaju prometom. Imamo i naše nadzorne inženjere, koji više ne trebaju provoditi toliko vremena na mostovima, penjajući se po strukturnim elementima, prelazeći ispod mosta, tako da se smanjenjem ili čak eliminiranjem tih aktivnosti smanjuje mogućnost neke sigurnosne pogreške.“

U ekonomskom smislu, dronovi su veliki benefit vlasnika mostova. „Naše procjene pokazuju da na nekim mostovima možemo uštediti 30-40% u troškovima inspekcije,“ kaže Lovelace. „Većina uštede dolazi eliminacijom zatvaranja prometnih traka i preusmjeravanja prometa, kao što sam prije spomenuo.“ Također se može smanjiti ili u nekim slučajevima sveukupno eliminirati korištenje kranova za inspekciju ispod mostova. To su specijalizirani kranovi s njihajućim, teleskopskim „rukama“  za dosezanje ispod mostova, s košarom u kojoj se nalazi inženjer sa mjernim instrumentima ili sustav senzora na daljinsko upravljanje. „Takve vrste strojeva zajedno s dizalicama i ostalom specijaliziranom opremom mogu biti vrlo skupe“ kaže Lovelace,“tako da ako možemo eliminirati samo dio takvih aktivnosti, može se značajno uštediti.“

Lovelace je napomenuo da se odijel za mostove tvrtke Collins povećao. „U bliskoj smo suradnji s Minnesota ministarstvom prometa, ali i s ostalim ministarstvima prometa diljem zemlje, kao i s Federal Highway Administration (Savezna uprava autocesta), na razvoju novih metoda. Bili smo u Coloradu, Utah, Idaho, Havajima, Massachusettsu, Virginiji i još mnogim drugih država.“

Puno znači kada imate klijenta koji vas potpuno podupire i zainteresiran je za pomicanje granica poznatog. „Želimo koristiti najbolje trenutno dostupne tehnologije za takve radove,“ kaže on,“i ako imamo klijente koji su spremni za to, tada zaista možemo skupa doći do uspješnih načina primjene tehnologije.“ Zbog toga je Collins Engineers unaprijedio svoju opremu od odličnog Sony 36MP DSLR-a do najnovijeg  Sony RX1R II, koji je 42 megapikselni 35mm (engl. full-frame) senzor za fotogrametrijske primjene.

Pomicanje granica

Dave Henderson je direktor prodaje u Americi za Livermore, kalifornijski Topcon Positioning Systems. Za njega je Collins Engineers stvarno u prvom planu. Henderson ističe Topconovu i Collinsovu suradnju na Minnesota projektu. „Za ovaj poseban slučaj, tvrtki Collins Engineers bilo je potrebno rješenje za izradu točnog 3D modela mosta u visokoj rezoluciji.“ Topcon Falcon 8+ ima trostruki redundantan autopilot, koji je dizajniran kako bi izdržao snažan vjetar, a u kombinaciji sa softverom za 3D planiranje leta: Intel Mission Control, koji dolazi u kompletu sa sustavom, se pokazao kao idealno i potpuno rješenje po principu ključ u ruke. Rješenje se sastoji od planiranja leta, rada s dronom i zatim digitalno modeliranje softverom kao što je ContextCapture. I kada jednom shvatite da rješenje pruža gotov završni proizvod, svi se oduševe.”

„Intel dron ima mnogo prekobrojnosti,“ dodaje Henderson. „Dizajniran je za zahtjevne terene, kao što je rad u blizini čeličnog mosta gdje se ne bi usudili letjeli običnim amaterskim dronom. Vjetar, elektromagnetna zračenja i sve ostale prepreke su jako izazovne. A praksa je pokazala da Falcon 8+ radi mnogo bolje, konzistentnije i pouzdanije“.

Categories:

Comments are closed