实现创新:实用定位机器人 AUSMOS 的开发
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实现创新:实用定位机器人 AUSMOS 的开发

AUSMOS 是由 ULC Technologies 使用传感器和软件 NOGGIN® 250 GPR 系统和 SPIDAR® SDK(软件开发套件)开发的实用定位机器人。 聆听这款创新设备快速发展的故事。

Sensors & Software Inc. 位于加拿大米西索加,隶属于 SPX Technologies, Inc. (SPX),设计和制造探地雷达 (GPR) 产品已有 30 多年的历史。 我们的探地雷达品牌包括 NOGGIN®、pulseEKKO®、Conquest®、Rescue Radar®、LMX® 和 SPIDAR®。 2022 年,我们推出了 SPIDAR® SDK(软件开发套件),允许客户从自己的应用程序控制任何 NOGGIN® 或pulseEKKO GPR 系统。 这使得能够将 Sensors & Software 经验证的世界级探地雷达技术添加到现有产品中,构建结合探地雷达和其他传感器的平台,或为当前探地雷达硬件无法提供服务的利基应用创建独特的探地雷达系统。 SPIDAR® SDK 在我们 2022 年 XNUMX 月的时事通讯中得到了专题报道.

有趣的是,SPIDAR® SDK 的客户之一是 SPX 旗下的姐妹公司。 ULC Technologies, LLC 总部位于纽约州哈帕克,专门从事机器人开发和 RaaS(机器人即服务),为能源、公用事业和其他行业解决各种运营挑战。 英国天然气分配网络、SGN 和伦敦交通局 (TfL) 与 ULC 接洽,希望通过开发半自主机器人系统来协助挖掘作业,以检测、定位和标记城市地区的地下基础设施。 该机器人被称为 AUSMOS™(自动化公用事业服务标记系统, 图1)

图1
自动公用设施服务标记系统 (AUSMOS) 使用 NOGGIN® GPR 天线和 EM 传感器来检测扫描区域中埋藏的公用设施。 EM 设备被动检测 50 或 60 Hz 电源线或附近发射器感应电流的任何金属设施。

全球用于公用事业定位的两种最成熟的技术是电磁感应 (EM) 和探地雷达 (GPR)。 对于 GPR 系统,ULC 与 Sensors & Software 合作,利用我们的 NOGGIN® 250 GPR 系统、SPIDAR® 硬件和 SPIDAR® SDK 软件(图2).

图2
ULC 使用 SPIDAR® NIC-250N 硬件和 SPIDAR® SDK 将 NOGGIN® 500 GPR 系统集成到 AUSMOS 中。 NOGGIN® 250 GPR 传感器由连接到计算机和 500 伏电源的 NIC-12 控制。

ULC 对开发过程的评论:

作为 AUSMOS 项目的一部分,我们将各种传感器和软件产品集成到我们的平台中,其中包括他们新发布的 SPIDAR® SDK。 SPIDAR® SDK 通过 HTTP 访问来管理系统控制和 GPR 数据采集,这使得集成无需考虑操作系统和语言。 这些考虑因素使得该产品与广泛的第三方平台兼容。 为了支持这种集成,传感器和软件提供了文档、SDK 函数和示例代码,以实现更加用户友好的集成。 通过了解系统操作的流程,可以从 SPIDAR® SDK 有效地构建自定义包。 – 任百洋,博士

AUSMOS 在扫描感兴趣区域时收集高密度探地雷达和电磁数据,创建具有非常紧密的线间距(通常为 10 厘米)的网格状图案。图3, 左边)。 AUSMOS通过执行先进的数学算法,不断计算机器人的当前位置,实现厘米级的定位精度。 这也使得系统能够在高度拥挤的区域或 GPS 通常无法使用的建筑物内保持其定位精度。

人类操作员经过培训,可以收集 0.5 的网格数据(图3,中)或 0.25 米行距,但以 1.0 米行距(图3,右)或更多。 相比之下,AUSMOS 通常以 0.1 米的行距收集数据。 这会产生高度密集的 GPR 数据集,比典型的人类操作员可以轻松收集的数据集多 2.5 到 10 倍。 将某个物体(在本例中为公用设施)识别为潜在感兴趣目标的可能性随着探地雷达穿过该物体的次数而增加。 虽然可以通过“连接点”以较粗的线间距来识别实用程序,但它是真实目标的置信度随着交叉次数的增加而增加(图3),特别是在有多个公用设施的地方。

此外,借助 AUSMOS,数据收集的空间精度比人所能达到的更高,消除了人为偏差或由于疲劳而可能出现的错误。 机器人部署可确保从站点到站点、从用户到用户以更高的一致性捕获数据,从而生成更准确的地图。

图3
高数据密度对于创建最佳探地雷达深度切片和指示公用设施详细路径的 3D 图像非常重要。 AUSMOS 通常以 0.1m 的平均线距收集数据,而人类探地雷达操作员通常以 0.5m 甚至 1m 的较粗线距收集数据。

然后立即在现场处理数据,提供高分辨率深度切片(图4和5)和易于解释的 3D 点云图像(图5)地下公用设施和其他反射物体。 这使得 AUSMOS 及其运营商能够在现场标记公用设施。

这些来自英国试验的示例数据集显示了在 2 个矩形网格中检测到的多个公用设施,显示了彼此的对应关系,以及现场暴露的凹坑,突出了机器人的定位和一致性。

探地雷达数据
图4
叠加在勘测现场无人机照片上的 NOGGIN® 250 GPR 数据深度切片示例。 解释的实用程序由黑色虚线表示。

图5
AUSMOS GPR 数据以 3D 形式(左)和深度切片(右)绘制。 在 3D 图像中,可以优先显示高反射物体(例如公用事业),并将较弱的反射物体设为透明。

AUSMOS 是 SPX Technologies 闻名的高度专业化工程定位和测量产品类型的一个例子。

有关 AUSMOS 的更多信息,请参阅 https://ulctechnologies.com/technologies/ausmos-gpr-mapping-robot/

有关 SPIDAR SDK 的更多信息,请参阅 https://www.sensoft.ca/products/spidar-sdk/overview/

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