Permettre l'innovation : le développement d'un robot de localisation des services publics, AUSMOS
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Permettre l'innovation : le développement d'un robot de localisation des services publics, AUSMOS

AUSMOS est un robot de localisation utilitaire développé par ULC Technologies à l'aide d'un système Sensors & Software NOGGIN® 250 GPR et du SPIDAR® SDK (Software Development Kit). Écoutez l'histoire du développement rapide de cet appareil innovant.

Sensors & Software Inc., situé à Mississauga, au Canada, et faisant partie de SPX Technologies, Inc. (SPX) conçoit et fabrique des radars à pénétration de sol (GPR) depuis plus de 30 ans. Nos marques GPR incluent NOGGIN®, pulseEKKO®, Conquest®, Rescue Radar®, LMX® et SPIDAR®. En 2022, nous avons introduit le SPIDAR® SDK (Software Development Kit), qui permet aux clients de contrôler n'importe quel système NOGGIN® ou pulseEKKO GPR à partir de leur propre application. Cela offre la possibilité d'ajouter la technologie GPR de classe mondiale éprouvée de Sensors & Software aux produits existants, de construire une plate-forme qui combine GPR et d'autres capteurs, ou de créer un système GPR unique pour des applications de niche qui ne sont pas desservies par le matériel GPR actuel. Le SDK SPIDAR® a été présenté dans notre newsletter de janvier 2022.

Fait intéressant, l'un des clients de SPIDAR® SDK est une société sœur sous l'égide de SPX. ULC Technologies, LLC, basée à Hauppauge, New York, est spécialisée dans le développement robotique et RaaS (Robots as a Service) pour les secteurs de l'énergie, des services publics et autres afin de résoudre un large éventail de défis opérationnels. ULC a été approché par le réseau de distribution de gaz britannique, SGN, et Transport for London (TfL) pour aider aux opérations d'excavation, en développant un système robotique semi-autonome pour la détection, la localisation et le balisage des infrastructures souterraines dans les zones urbaines. domaines. Ce robot est connu sous le nom d'AUSMOS™ (Automated Utility Service Mark-Out System, Figure 1)

Figure 1
Le système AUSMOS (Automated Utility Service Mark-Out System) utilise une antenne NOGGIN® GPR et un capteur EM pour détecter les réseaux enterrés dans la zone de balayage. Le dispositif EM détecte passivement les câbles d'alimentation de 50 ou 60 Hz ou tout utilitaire métallique où un courant a été induit par un émetteur à proximité.

Les deux technologies les plus éprouvées utilisées pour la localisation des services publics dans le monde sont l'induction électromagnétique (EM) et le géoradar (GPR). Pour le système GPR, ULC a collaboré avec Sensors & Software en utilisant notre système NOGGIN® 250 GPR, le matériel SPIDAR® et le logiciel SPIDAR® SDK (Figure 2).

Figure 2
ULC a intégré un système NOGGIN® 250 GPR dans AUSMOS à l'aide du matériel SPIDAR® NIC-500N et du SDK SPIDAR®. Le capteur NOGGIN® 250 GPR est contrôlé par le NIC-500 relié à un ordinateur et à une alimentation de 12 volts.

Commentaires d'ULC sur le processus de développement :

Dans le cadre du projet AUSMOS, nous avons intégré une variété de produits capteurs et logiciels dans notre plate-forme, y compris leur nouveau SDK SPIDAR®. Le SDK SPIDAR® gère le contrôle du système et l'acquisition de données GPR via un accès HTTP, ce qui rend l'intégration ignorante du système d'exploitation et de la langue. Ces considérations rendent le produit compatible avec un large éventail de plates-formes tierces. Pour prendre en charge cette intégration, Sensors & Software fournit une documentation, des fonctions SDK et un exemple de code qui permet une intégration plus conviviale. En comprenant le flux de fonctionnement du système, un package personnalisé peut être créé efficacement à partir du SDK SPIDAR®. – Baiyang Ren, PhD

AUSMOS collecte des données GPR et EM haute densité lorsqu'il scanne la région d'intérêt, créant un motif en forme de grille avec un espacement des lignes très serré, généralement de 10 cm (Figure 3, gauche). AUSMOS atteint une précision de localisation centimétrique grâce à la mise en œuvre d'algorithmes mathématiques avancés, calculant en permanence la position actuelle du robot. Cela permet également au système de maintenir sa précision de localisation dans les zones très encombrées ou à l'intérieur des bâtiments où le GPS est généralement refusé.

Les opérateurs humains sont formés pour collecter des données de grille avec 0.5 (Figure 3, milieu) ou interligne de 0.25 mètre, mais il est courant de voir des coins coupés en collectant des données à un interligne de 1.0 mètre (Figure 3, droite) ou plus. En comparaison, AUSMOS collecte généralement des données avec un interligne de 0.1 mètre. Cela se traduit par un ensemble de données GPR très dense, 2.5 à 10 fois plus que ce qu'un opérateur humain typique peut facilement collecter. La probabilité d'identifier un objet comme une cible potentielle d'intérêt, dans ce cas, un utilitaire, augmente avec le nombre de fois que le GPR le traverse. Bien que l'utilité puisse être identifiée avec un interligne plus grossier en "reliant les points", la confiance qu'il s'agit d'une cible réelle augmente avec le nombre de croisements (Figure 3), en particulier dans les emplacements avec plusieurs services publics.

De plus, avec AUSMOS, la collecte de données est exécutée avec une précision spatiale supérieure à celle qu'une personne peut atteindre, éliminant ainsi les biais humains ou les erreurs possibles dues à la fatigue. Le déploiement robotique garantit que les données sont capturées avec une plus grande cohérence d'un site à l'autre et d'un utilisateur à l'autre, ce qui se traduit par une carte plus précise.

Figure 3
Une densité de données élevée est importante pour créer les meilleures tranches de profondeur GPR et images 3D qui indiquent le chemin détaillé d'un utilitaire. AUSMOS collecte généralement des données avec un espacement moyen des lignes de 0.1 m, tandis que les opérateurs GPR humains collectent souvent des données avec un espacement des lignes plus grossier de 0.5 m ou même 1 m.

Les données sont ensuite traitées immédiatement sur site, délivrant des tranches de profondeur haute résolution (Les figures 4 et 5) et des images de nuages ​​de points 3D facilement interprétables (Figure 5) des services publics et autres objets réfléchissants dans le sous-sol. Cela permet à AUSMOS et à son opérateur de baliser les utilités sur site.

Ces exemples d'ensembles de données des essais au Royaume-Uni montrent plusieurs utilitaires détectés dans 2 grilles rectangulaires, montrant une correspondance entre eux, ainsi que des fosses exposées sur site, mettant en évidence la localisation et la cohérence du robot.

Données GPR
Figure 4
Exemples de tranches de profondeur de données NOGGIN® 250 GPR superposées sur une photo de drone du site d'étude. Les utilitaires interprétés sont indiqués par des lignes pointillées noires.

Figure 5
Données AUSMOS GPR tracées en 3D (à gauche) et sous forme de tranches de profondeur (à droite). Dans les images 3D, les objets hautement réfléchissants, comme les services publics, peuvent être affichés de préférence et les réflecteurs plus faibles rendus transparents.

AUSMOS est un exemple du type de produits de localisation et de mesure hautement spécialisés pour lesquels SPX Technologies est connu.

Pour plus d'informations sur AUSMOS, voir https://ulctechnologies.com/technologies/ausmos-gpr-mapping-robot/

Pour plus d'informations sur le SDK SPIDAR, voir https://www.sensoft.ca/products/spidar-sdk/overview/

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