案例研究:转向自动驾驶无人机意味着更快、更安全、更高质量的3D模型

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百乐博app专门从事运输, 工业, 商业建筑, 混凝土, 可再生能源建设——我们在所有这些市场上都使用了无人机,并取得了巨大的成功. 曾经仅仅被视为一种监视措施, 无人机在建筑工地的使用已经发展到包括从进度更新到体积分析(i.e.,测量污垢工作 .01-inch准确性), 实用程序位置检查, 甚至测量建筑的热能损失. 最酷的部分? 我们为客户节省的时间和金钱.

2013年,我们开始拓展无人机测绘业务, 我们的项目已经扩大到30名飞行员和40多架飞机, 每年执行100多项测绘任务. 作为这项技术的早期采用者, 我们已经向我们的客户展示了如何用无人机绘制他们的站点,生成大量有用的数据. 然而,我们也知道,手工操作也会带来一系列挑战和风险.

米勒院长, 虚拟建筑工程师, 使用带有3D扫描的Skydio自主无人机为项目团队提供3D模型

坠机的可能性, 飞行员培训的要求和飞行员在现场面临的固有危险, 以及目前地基三维建模的低效率,这些都是百乐博app无人机项目一直试图解决的长期问题. So, in 2020, 我们采用了Skydio 2自主无人机和3D扫描软件,计划逐步淘汰我们的旧无人机, 到2021年底,人工操作大疆无人机. 下面的案例研究显示了我们的发现.

挑战

地面三维建模是费时、昂贵和危险的

对于工业客户,百乐博app检测许多高压、高温系统. 例如, 这个模型 图示结晶器水冷却塔, 它能将超过1000华氏度的过热水冷却到200华氏度左右. 这些系统需要每月检查一次,以确保它们功能齐全,运行安全.

我们检查这些系统的一种方法是通过地面方法, 现场团队要花3到4个小时接近高温结构,至少20英尺以内,并使用昂贵的3D建模设备. 对工人安全的风险可能包括滚烫的蒸汽或设备故障. 也, 在检查期间, 系统本身必须关闭, 这可能会给客户带来数十万美元的停机成本. 减少在这些环境中花费的扫描时间可以节省项目团队的资金,甚至是生命.

无人机在多名工艺工人进行大型空调机组关键选型的前景中飞行

 

 “地面检查, 实地考察小组大约需要2-3周的时间来完成他们的工作地点. 现在,有了Skydios,我们可以在几天内做到这一点.”

——米勒院长, 百乐博app虚拟建筑工程师

昂贵的硬件需求和无人机坠毁的高风险

作为建筑工地无人机的早期采用者, 百乐博app遇到了所有手动无人机飞行员在某些时候都会遇到的问题. 在obstacle-rich, 不可预知的求职网站, 即使是专业的飞行员也会有撞到任何建筑物的风险, 从塔式起重机到建筑物再到重型机械.

当这些崩溃发生时, 他们可以破坏工地和无人机硬件, 需要昂贵的维修和停机时间. 除此之外, 无人机坠毁需要向管理层或联邦航空管理局(FAA)提交事故报告,并进行大量研究,花时间分析事故是如何发生的. 在一天结束时, 高管, 求职网站, 而虚拟建筑工程师都需要花时间, 钱, 还有处理无人机事故的停机时间.

现有的人工无人机建模方法效率低下

为了避免在高风险地区进行检查,百乐博app尝试使用手动无人机. 一小队训练有素的飞行员将驾驶无人机在建筑物周围飞行, 手动操作操纵杆和拍摄资产的重叠照片来生成3D模型. 然而, 因为手动无人机无法在gps拒绝或高电磁干扰的环境中飞行, 他们不能捕捉室内或悬挑的角度, 或者对金属结构进行近距离扫描, 哪些是常见的求职网站.

手动无人机也容易在高反射率的环境中坠毁, 阴影, 窗户, 和难以达及的角落, 这些因素也会影响3D模型的质量. 努力工作以避免飞机坠毁, 这些飞行员还需要专注于拍摄大约80%重叠的照片, 这样重建软件就可以把它们转换成3D模型,而不需要任何工具来实时指出场景的哪些区域已经被拍摄了.

VDC工程师尼克·查维斯驾驶着一架无人机
虚拟建筑工程师Nic Chavez在固特异的一个数据中心项目执行自主无人机飞行, 亚利桑那州.

除此之外, 飞行员需要等待模型的后处理,以确认模型是否具有全覆盖和正确的重叠, 而不是在现场证实. 在10次飞行中,有1次模型是不够的,飞行员最终需要重新飞行.

百乐博app正在使用3D扫描来创建难以置信的详细和高度精确的模型. 我们正在取代传统的3D建模方法,从人工无人机或地面检测, 哪些是高度用户密集且失败率高的.”

——米勒院长(虚拟建筑工程师

解决方案:人工智能和自动化

通过切换到Skydio Autonomy,我们显著改善了我们的无人机操作. 现在,我们可以满怀信心地飞越那些我们从未想过用手动无人机测绘的区域. 也, Skydio的易用性减轻了飞行员避免坠机的负担, 这样他们就可以集中精力进行高质量的检查和报告.

从BIM协调到进度跟踪, 3D扫描使我们捕获3D模型的过程相当容易和更准确. 它还减少了检查人员和团队成员需要在现场花费的时间.

结晶器水冷却塔的详细三维模型
经过一个小时的训练, 迪恩能够飞他的Skydio和创建这个高度详细的三维模型的结晶器水冷却塔, 钱德勒一家即将投产的半导体工厂的高压高温工业系统, 亚利桑那州. 这次飞行耗时30分钟,生成了200多张照片.

结果

流线型的工作周期

3D扫描有助于协调建筑信息管理(BIM),因为工作是在不同的分包商之间完成的, 为项目经理进行定期的竣工评估, 并在项目结束时提供交付证明.

更好的BIM协调

在新构建的初始规划阶段, 在不同的利益相关者和分包商之间有重要的协调. 我们的贸易伙伴提交了3D模型,显示他们计划在哪里建造, 百乐博app将这些模型放在一起来识别冲突. 这种类型的建筑信息管理(BIM)协调是必不可少的,以防止昂贵的返工. 与3 d扫描, 所构建的模型更精确,生成也更频繁, 帮助团队保持进度和预算之内.

进度跟踪和可视化交付证明  

一旦建造开始, 百乐博app必须定期跟踪施工进度,并向客户报告账单. 之前, 这篇报道将包括一个步行的人用手机拍摄现场的照片, 这为人们对工作状态的不同解释留下了很大的空间. 与3 d扫描, 团队可以快速、轻松地通过Skydios创建高质量的工作现场进度3D模型. 在项目竣工, 百乐博app可以使用3D Scan创建一个已完成的工作现场模型,并在交付时提供设备状态的可视化证明. 这使得百乐博app比地面摄影提供了更高层次的问责.

“3D扫描的自主性令人难以置信. 事实上,无人机本身能够创造现实捕捉,然后确定自己的飞行路径,围绕你在边界上放置的物体,这减少了大量的时间. 准确性和细节都令人印象深刻.”

——米勒院长(虚拟建筑工程师

提高工人的安全

扫描和检查这些高压的典型方法, 高温系统要求工人爬上结构的平台, 将他们暴露在危险的环境中. 与Skydio无人机, 飞行员可以从一个安全的距离进行扫描,完全有信心Skydio将避免坠毁, 拍下整个建筑的全貌. 有了新无人机,桑特在不影响工作质量的情况下保护了我们的劳动力.

减少90%的检查时间

3D扫描的自主工作流程最大限度地提高扫描效率, 这意味着一项通常需要两个人花费4个小时的检查,可以由一名检查人员在30分钟内完成. 这样做的结果是每次检查的人工成本降低了90%, 这使得百乐博app在同样的时间内完成了近10倍的检查. 此外,这些检查并不一定需要关闭工作场所,这有助于减少停机时间.

飞行员培训要求降低50%

在我们舰队采用Skydio无人机之后, 我们注意到训练新无人机飞行员所需的时间大幅减少. Skydio的易用性让操作人员在完成安全驾驶无人机所需培训的一半后就可以完成工作. 除此之外, Skydio突破性的避障技术让飞行员有信心在布满障碍的工作地点执行复杂的测绘任务,而不用担心坠机.

虚拟建筑工程师米勒院长在数据中心施工现场携带一架skydio自主无人机和案例

“我们只花了一半的时间训练飞行员,因为飞行员只需花很少的时间就能学会如何正确操作无人机. 任何技术水平的人, 你以前是否驾驶过无人机, 你可以拿起Skydio,并在5分钟内升空.”

——米勒院长(虚拟建筑工程师