تمكين الابتكار: تطوير روبوت تحديد موقع المنفعة ، AUSMOS

AUSMOS هو أداة مساعدة لتحديد موقع الروبوت تم تطويره بواسطة تقنيات ULC باستخدام نظام الاستشعار والبرمجيات NOGGIN® 250 GPR و SPIDAR® SDK (مجموعة تطوير البرامج). استمع إلى قصة التطور السريع لهذا الجهاز المبتكر.

قامت شركة Sensors & Software Inc. ، الواقعة في ميسيسوجا ، كندا ، وهي جزء من شركة SPX Technologies، Inc. (SPX) بتصميم وتصنيع منتجات رادار اختراق الأرض (GPR) لأكثر من 30 عامًا. تشمل علاماتنا التجارية GPR NOGGIN® و PulseEKKO® و Conquest® و Rescue Radar® و LMX® و SPIDAR®. في عام 2022 ، قدمنا ​​SPIDAR® SDK (مجموعة تطوير البرامج) ، والتي تتيح للعملاء التحكم في أي نظام NOGGIN® أو نظام PulseEKKO GPR من تطبيقاتهم الخاصة. يوفر هذا القدرة على إضافة تقنية GPR التي أثبتت كفاءتها من البرامج والمستشعرات إلى المنتجات الحالية ، أو إنشاء منصة تجمع بين GPR وأجهزة الاستشعار الأخرى ، أو إنشاء نظام GPR فريد للتطبيقات المتخصصة التي لا يتم تقديمها بواسطة أجهزة GPR الحالية. ظهرت حزمة SPIDAR® SDK في نشرتنا الإخبارية لشهر يناير 2022.

ومن المثير للاهتمام أن أحد عملاء SPIDAR® SDK هو شركة شقيقة تحت مظلة SPX. ULC Technologies، LLC ، التي يقع مقرها في Hauppauge ، نيويورك ، متخصصة في تطوير الروبوتات و RaaS (الروبوتات كخدمة) للطاقة والمرافق والصناعات الأخرى لحل مجموعة واسعة من التحديات التشغيلية. تم الاتصال بـ ULC من قبل شبكة توزيع الغاز في المملكة المتحدة ، SGN ، و Transport for London (TfL) للمساعدة في عمليات الحفر ، من خلال تطوير نظام آلي شبه مستقل للكشف عن البنية التحتية تحت الأرض في المناطق الحضرية وتحديد موقعها ووضع علامات عليها. المناطق. يُعرف هذا الروبوت باسم AUSMOS ™ (نظام تمييز خدمة المرافق المؤتمتة ، الشكل 1)

الشكل 1

يستخدم نظام تعليم خدمات المرافق المؤتمت (AUSMOS) هوائي NOGGIN® GPR ومستشعر EM لاكتشاف الأدوات المدفونة في منطقة المسح. يكتشف جهاز EM بشكل سلبي كبلات طاقة 50 أو 60 هرتز أو أي مرفق معدني حيث تم إحداث تيار بواسطة جهاز إرسال قريب.

أكثر التقنيات التي أثبتت جدواها والمستخدمة لتحديد موقع المرافق في جميع أنحاء العالم هما الحث الكهرومغناطيسي (EM) ورادار اختراق الأرض (GPR). بالنسبة لنظام GPR ، تعاونت ULC مع المستشعرات والبرامج من خلال استخدام نظام NOGGIN® 250 GPR وأجهزة SPIDAR® وبرنامج SPIDAR® SDK (الشكل 2).

الشكل 2

قامت ULC بدمج نظام NOGGIN® 250 GPR في AUSMOS باستخدام أجهزة SPIDAR® NIC-500N و SPIDAR® SDK. يتم التحكم في مستشعر NOGGIN® 250 GPR بواسطة NIC-500 المرفق بجهاز كمبيوتر و 12 فولت من الطاقة.

تعليقات ULC على عملية التطوير:

كجزء من مشروع AUSMOS ، قمنا بدمج مجموعة متنوعة من المستشعرات ومنتجات البرامج في نظامنا الأساسي الذي يتضمن SPIDAR® SDK الذي تم إصداره حديثًا. يدير SPIDAR® SDK التحكم في النظام والحصول على بيانات GPR من خلال الوصول إلى HTTP مما يجعل الاندماج يجهل نظام التشغيل واللغة. تجعل هذه الاعتبارات المنتج متوافقًا مع مجموعة واسعة من الأنظمة الأساسية التابعة لجهات خارجية. لدعم هذا التكامل ، توفر Sensors & Software الوثائق ووظائف SDK وكود المثال الذي يتيح تكاملًا أكثر سهولة في الاستخدام. من خلال فهم تدفق تشغيل النظام ، يمكن بناء حزمة مخصصة بشكل فعال من SPIDAR® SDK. - بايانغ رن ، دكتوراه

تقوم AUSMOS بجمع بيانات GPR و EM عالية الكثافة لأنها تقوم بمسح المنطقة محل الاهتمام ، مما يخلق نمطًا يشبه الشبكة مع تباعد خطوط ضيق للغاية ، عادةً 10 سم (الشكل 3، غادر). يحقق AUSMOS دقة توطين على مستوى السنتيمتر من خلال تنفيذ خوارزميات رياضية متقدمة ، تحسب باستمرار الموضع الحالي للروبوت. وهذا يمكّن النظام أيضًا من الحفاظ على دقة تحديد الموقع في المناطق شديدة الازدحام أو داخل المباني حيث يتم رفض نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) عادةً.

يتم تدريب العاملين البشريين على جمع بيانات الشبكة بـ 0.5 (الشكل 3أو وسط) أو تباعد أسطر يبلغ 0.25 مترًا ، ولكن من الشائع رؤية الزوايا مقطوعة عن طريق جمع البيانات عند تباعد أسطر يبلغ 1.0 متر (الشكل 3، حق) أو أكثر. وبالمقارنة ، فإن AUSMOS عادةً ما يجمع البيانات بمسافة خط 0.1 متر. ينتج عن هذا مجموعة بيانات GPR عالية الكثافة ، 2.5 إلى 10 مرات أكثر مما يمكن للمشغل البشري العادي جمعه بسهولة. تزداد احتمالية تحديد كائن كهدف محتمل للاهتمام ، في هذه الحالة ، أداة مساعدة مع عدد المرات التي يتخطى فيها GPR. بينما يمكن التعرف على الأداة من خلال تباعد الأسطر الخشن من خلال "ربط النقاط" ، تزداد الثقة في أنها هدف حقيقي مع عدد المعابر (الشكل 3) ، خاصة في المواقع ذات المرافق المتعددة.

علاوة على ذلك ، مع AUSMOS ، يتم جمع البيانات بدقة مكانية أعلى مما يمكن أن يحققه الشخص ، مما يزيل التحيز البشري أو الخطأ المحتمل بسبب التعب. يضمن النشر الآلي التقاط البيانات بتناسق أكبر من موقع إلى آخر ومن مستخدم إلى مستخدم ، مما ينتج عنه خريطة أكثر دقة.

الشكل 3

تعد كثافة البيانات العالية مهمة لإنشاء أفضل شرائح عمق GPR والصور ثلاثية الأبعاد التي تشير إلى المسار التفصيلي لأداة مساعدة. عادةً ما يجمع AUSMOS البيانات بمتوسط ​​تباعد أسطر يبلغ 3 متر ، بينما يقوم مشغلو GPR البشريون في كثير من الأحيان بجمع البيانات عند تباعد أسطر أكثر خشونة يبلغ 0.1 متر أو حتى 0.5 متر.

ثم تتم معالجة البيانات على الفور في الموقع ، مما يوفر شرائح عمق عالية الدقة (أرقام شنومكس و شنومكس) والصور السحابية ثلاثية الأبعاد التي يمكن تفسيرها بسهولة (الشكل 5) المرافق والأشياء العاكسة الأخرى في باطن الأرض. يتيح ذلك لـ AUSMOS ومشغلها تحديد المرافق في الموقع.

تُظهر مجموعات البيانات النموذجية هذه من تجارب المملكة المتحدة أدوات مساعدة متعددة تم اكتشافها في شبكتين مستطيلتين ، تظهر المراسلات مع بعضها البعض ، بالإضافة إلى الحفر المكشوفة في الموقع ، مما يبرز توطين الروبوت وتناسقه.

الشكل 4

أمثلة لشرائح عمق بيانات NOGGIN® 250 GPR المركبة على صورة طائرة بدون طيار لموقع المسح. يشار إلى المرافق المفسرة بخطوط سوداء متقطعة.

الشكل 5

تم رسم بيانات AUSMOS GPR بشكل ثلاثي الأبعاد (يسار) وكشرائح عمق (يمين). في الصور ثلاثية الأبعاد ، يمكن عرض الكائنات شديدة الانعكاس ، مثل الأدوات المساعدة ، بشكل تفضيلي وجعل العاكسات الأضعف شفافة.

AUSMOS هو مثال على نوع المواقع عالية التخصص ومنتجات القياس التي تشتهر بها شركة SPX Technologies.

لمزيد من المعلومات حول AUSMOS ، انظر https://ulctechnologies.com/technologies/ausmos-gpr-mapping-robot/

لمزيد من المعلومات حول SPIDAR SDK ، راجع https://www.sensoft.ca/products/spidar-sdk/overview/