System automatycznego odwzorowania kształtu obiektów przestrzennych 3DMADMAC



Podobne dokumenty
Planowanie, realizacja i dokumentacja wzorcowego procesu digitalizacji 3D

Przykłady realizacji dokumentacji przestrzennej obiektów zabytkowych

Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D. Katarzyna Goplańska

Zbigniew Figiel, Piotr Dzikowicz. Skanowanie 3D przy projektowaniu i realizacji inwestycji w Koksownictwie KOKSOPROJEKT

Temat: Skanowanie 3D obrazu w celu pomiaru odkształceń deski podobrazia


Zastosowanie niekoherentnych metod i systemów optycznych do monitorowania i pomiarów wielkogabarytowych konstrukcji budowlanych oraz maszyn

Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej

Trendy nauki światowej (1)

Spektrometr XRF THICK 800A

ZAPYTANIE OFERTOWE DOTYCZĄCE PROJEKTU REALIZOWANEGO W RAMACH REGIONALNEGO PROGRAMU OPERACYJNEGO DLA WOJEWÓDZTWA DOLNOŚLĄSKIEGO NA LATA

Zastosowanie skaner 3D w medycynie -scan3dmed

Oprogramowanie wspierające kalibrację kamer 3D oraz analizę głębi obrazu stereoskopowego. Piotr Perek. Łódź, 7 grudnia Politechnika Łódzka

Raport z przeprowadzonych badań. Temat: Zaprojektowanie sposobu pomiaru wywroczyny oraz kontroli procesu gojenia.

Wykorzystanie Bezzałogowych Statków Latających w różnych zastosowaniach budowalnych i geodezyjnych

Precyzyjne pozycjonowanie w oparciu o GNSS

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2010/2011

Inżynieria odwrotna: zmniejszenie kosztów produkcji Optyczny system pomiarowy: MICRON3D green Oprogramowanie: SMARTTECH3Dmeasure Branża: motoryzacja

ERGO 3D COMARCH ERGO. Wizualizacja i pomiary danych pochodzących ze skaningu mobilnego

SZCZEGÓŁOWY OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA (parametry i wymagania minimalne)

Manipulator OOO z systemem wizyjnym

Problematyka budowy skanera 3D doświadczenia własne

Nowa metoda pomiarów parametrów konstrukcyjnych hełmów ochronnych z wykorzystaniem skanera 3D

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

Metody optyczne z wykorzystaniem światła koherentnego do monitorowania i wysokoczułych pomiarów inżynierskich obiektów statycznych i dynamicznych

UKŁAD AUTOMATYCZNEJ REGULACJI STACJI TRANSFORMATOROWO - PRZESYŁOWYCH TYPU ARST

WYZNACZANIE NIEPEWNOŚCI POMIARU METODAMI SYMULACYJNYMI

Automatyczne tworzenie trójwymiarowego planu pomieszczenia z zastosowaniem metod stereowizyjnych

ASG-EUPOS wielofunkcyjny system precyzyjnego pozycjonowania i nawigacji w Polsce

Inżynieria odwrotna w modelowaniu inżynierskim przykłady zastosowań

Skanery 3D firmy Z Corporation Z Corporation

Zintegrowane systemy zarządzania zapachową jakością powietrza


Czym jest OnDynamic? OnDynamic dostarcza wartościowych danych w czasie rzeczywistym, 24/7 dni w tygodniu w zakresie: czasu przejazdu,

Volkswagen Poznań. 6. Ogólnopolska Konferencja Jakościowa Dostawców Motoryzacyjnych 2017

Mechanika. Wykład 2. Paweł Staszel

Temat: Zaprojektowanie procesu kontroli jakości wymiarów geometrycznych na przykładzie obudowy.

MOŻLIWOŚCI NOWOCZESNYCH ZINTEGROWANYCH SYSTEMÓW ZARZĄDZANIA RUCHEM NA PRZYKŁADZIE SYSTEMU WARSZAWSKIEGO

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej przyznanych Polsce w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, Priorytet II,

Skanowanie 3D potwierdza precyzję elementów drukowanych na drukarkach 3D

Określenie celów digitalizacji 3D czyli kiedy i dlaczego decydujemy się na wykonanie dokumentacji trójwymiarowej Eryk Bunsch

Karolina Żurek. 17 czerwiec 2010r.

Podstawy przetwarzania danych pochodzących z lotniczego skanowania laserowego w oprogramowaniu LP360 firmy QCoherent

Pomiar 3D ludzkiego ciała

Zastosowanie SKANINGU LASEROWEGO PMG Wierzchowice W R O G E O

Zastosowanie oprogramowania Proficy (ifix, Historian oraz Plant Applications) w laboratoryjnym stanowisku monitoringu systemów produkcyjnych in-line

Zastosowanie optycznej techniki pomiarowej w przemyśle ceramicznym

Metrologia wymiarowa dużych odległości oraz dla potrzeb mikro- i nanotechnologii

XVII Wyprawa Bari studentów z KNG Dahlta z Akademii Górniczo Hutniczej w Krakowie im. S. Staszica w Krakowie Testy odbiornika Spectra Precision SP60

Akcesoria / ToolKit Box. System fotogrametryczny do skanowania 3D

ROZWIĄZANIA WIZYJNE PRZEMYSŁOWE. Rozwiązania WIZYJNE. Capture the Power of Machine Vision POZYCJONOWANIE IDENTYFIKACJA WERYFIKACJA POMIAR DETEKCJA WAD

Katedra Geodezji Satelitarnej i Nawigacji. Geodezja i geoinformatyka

TITAN 2.0. Analiza czasowo- przestrzenna. Opis zmian wprowadzonych do wersji 2.0 w odniesieniu do wersji 1.0

Zintegrowany system monitoringu stanu środowiska w procesach poszukiwania i eksploatacji gazu z łupków

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY. Optoelektroniczne pomiary aksjograficzne stawu skroniowo-żuchwowego człowieka

Zastosowanie technologii poszerzonej rzeczywistości do wspomagania inspekcji obiektów mostowych

Inżynieria odwrotna przywraca blask starym klasykom

Propozycje wykorzystania zdjęć panoramicznych w GIS i geodezji

XVIII Seminarium Naukowe Tomografia procesowa aplikacje, systemy pomiarowe i algorytmy numeryczne

2. Oferta usług. 3. Partnerzy

Oprogramowanie FormControl

Grafika Komputerowa Wykład 4. Synteza grafiki 3D. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/30

Systemy skanerów 3D. Profesjonalne systemy skanerów 3D dla Przemysłu

XI Seminarium Naukowe Tomografia procesowa aplikacje, systemy pomiarowe i algorytmy numeryczne

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE Rola modelowania fizycznego i numerycznego

ComarchERGO 3D zaawansowanym narzędziem wspomagającym zarządzanie drogami Adam Ramza

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

Politechnika Gdańska WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI. Katedra Metrologii i Optoelektroniki. Metrologia. Ilustracje do wykładu

System wspomagania harmonogramowania przedsięwzięć budowlanych

7. Metody pozyskiwania danych

POLITECHNIKA RZESZOWSKA ZAKŁAD CIEPŁOWNICTWA I KLIMATYZACJI WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I INŻYNIERII ŚRODOWISKA. dr inż. Danuta Proszak

EFEKTYWNOŚĆ SYSTEMU ZARZĄDZANIA RUCHEM WWARSZAWIE SEBASTIAN KUBANEK. Zarząd Dróg Miejskich w Warszawie

Ogrzewamy inteligentnie Veolia Energia Warszawa Paweł Balas Dyrektor Projektu Inteligentna Sieć Ciepłownicza

Praktyczne aspekty statycznej estymacji stanu pracy elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych w warunkach krajowych

SŁUŻBA GEODEZYJNA I KARTOGRAFICZNA W OBLICZU NADCHODZĄCYCH ZMIAN

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia I stopnia (inżynierskie)

K-Series Optyczna WMP. Mobilne oraz innowacyjne rozwiązania metrologiczne.

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA NIESTACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2012/2013

Szczegółowa charakterystyka przedmiotu zamówienia

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI KATEDRA AUTOMATYKI. Robot do pokrycia powierzchni terenu

Katowice GPW Zintegrowany system informatyczny do kompleksowego zarządzania siecią wodociągową. Jan Studziński

Lp. Promotor Temat Dyplomant 1. Dr inż. A. Dumalski. Zastosowanie sieci modularnych do zakładania osnów pomiarowych 2. Dr inż. A.

PROCES DIGITALIZACJI 3D OD ZAŁOŻEŃ DO DOKUMENTACJI CYFROWEJ

SERWIS INTERAKTYWNEGO MONITOROWANIA WSPÓŁRZĘDNYCH STACJI SIECI ASG-EUPOS

Dwukanałowy miernik mocy i energii optycznej z detektorami

ZDALNA REJESTRACJA POWIERZCHNI ZIEMI

Uniwersytet Wirtualny VU2012

BlueAir-ST. FlowTemp. 62

Zintegrowany System Zarządzania

Ćwiczenie: "Pomiary rezystancji przy prądzie stałym"

Aparaty słuchowe Hi-Fi z Multiphysics Modeling

Podstawy elektroniki i metrologii

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

SPOSOBY POMIARU KĄTÓW W PROGRAMIE AutoCAD

PRZEDMIOTY STUDIÓW STACJONARNYCH II STOPNIA

Metody kodowania wybranych cech biometrycznych na przykładzie wzoru naczyń krwionośnych dłoni i przedramienia. Mgr inż.

3GHz (opcja 6GHz) Cyfrowy Analizator Widma GA4063

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

Wyniki pomiarów okresu drgań dla wahadła o długości l = 1,215 m i l = 0,5 cm.

Transkrypt:

System automatycznego odwzorowania kształtu obiektów przestrzennych 3DMADMAC Robert Sitnik, Maciej Karaszewski, Wojciech Załuski, Paweł Bolewicki *OGX Optographx Instytut Mikromechaniki i Fotoniki Wydział Mechatroniki Politechnika Warszawska Współpraca: Muzeum Pałac w Wilanowie Akademia Sztuk Pięknych w Warszawie

Stan aktualny Proces dokumentacji 3D: a) wiele pomiarów kierunkowych (2.5D) b) wstępna filtracja danych c) łączenie danych pozyskanych z wielu kierunków 2

Stan aktualny 500 milionów punktów pomiarowych (pomiar z wykorzystaniem stolika obrotowego) (wysokość ~ 1,2m; dokładność: < 50µm; czas pomiaru: 16 godzin; czas przetwarzania: 95 godzin) 3

Stan aktualny Istniejące strategie pomiarowe Ręczne pozycjonowanie obiektu względem systemu Automatyczne pozycjonowanie w zadanych pozycjach 4

Stan aktualny Istniejące strategie łączenia danych pozyskanych z wielu kierunków Ręczne bądź półautomatyczne Automatyczne dla wybranych klas obiektów A S A S+1 5

Stan aktualny Niedoskonałości istniejących rozwiązań: - brak obiektywności pomiaru (czynnik ludzki) - dłuuuugi czas procesu pomiaru i analizy danych - ręczna lub pół-automatyczna manipulacja wzajemnego położenia system obiekt pomiarowy - wymagana jest bardzo intensywna interakcja użytownika z oprogramowaniem do analizy danych (użytkownik tworzy ścieżkę przetwarzania intuicyjnie) 6

Proponowane rozwiązanie Proponowany system wprowadza: - automatyczne pozycjonowanie systemu pomiarowego względem obiektu - automatyczne łączenie danych z wielu kierunków - automatyczne wyznaczanie następnych kierunków pomiarowych na podstawie aktualnego modelu - przechowywanie i analizę dużych zbiorów punktów pomiarowych (do kilkudziesięciu miliardów punktów pomiarowych) Obiektywny, szybki i powtarzalny pomiar! 7

Oczekiwania i opinie użytkowników Muzelnicy: chcą korzystać z takiego rozwiązania w aspekcie dokumentacji, oceny i monitorowania stanu zachowania obiektu, wizualizacji, promocji i edukacji Badacze: mają wiele dystansu do automatycznych rozwiązań pozbawia ich ono obcowania z zabytkiem 8

Wstęp (objętość pomiarowa: 2,5m x 1,2m x 1,2m) 9

Głowica pomiarowa Projekcja prążków i kodów Gray a 10

Proces pomiaru z jednego kierunku 11

Proces pomiaru z jednego kierunku 12

Proces pomiaru z jednego kierunku 13

Głowica pomiarowa Parametry: - objętość pomiarowa: od 50mm x 50mm x 40mm do 1200mm x 900mm x 500mm - niepewność pomiaru: od 50µm do 1µm - czas pomiaru (z jednego kierunku): od 1 minuty do 0,25 sekundy 14

Wynik pomiaru (chmura punktów = nieuporządkowany zbiór punktów (x, y, z)) 15

Wynik pomiaru Każdy punkt pomiarowy dodatkowo reprezentowany jest przez: jakość punktu [0,1] wyznaczoną na podstawie modulacji prążków oraz kierunku powierzchni mierzonej względem systemu pomiarowego wektor normalny do powierzchni, współrzędne punktu w układzie matrycy detektora. 16

Pętla pomiarowa 1. Pomiar kierunkowy 2. Usunięcie błędnych punktów 3. Dopasowanie od istniejącego modelu 4. Wyznaczenie następnego kierunku 5. Powrót do punktu 1. 17

Moduły systemu 3DMADMAC AUTOMATED 1. Interfejs użytkownika 2. Moduł pozycjonowania - kinematyka odwrotna - Sterowanie serwomechanizmami 3. Moduł obliczeniowy - filtracja wstępna - iteracyjne dopasowanie chmur punktów - wyznaczanie następnego kierunku pomiarowego 4. Moduł detekcji kolizji - programowy - wizyjny 18

Moduł obliczeniowy filtracja wstępna 19

Moduł obliczeniowy iteracyjne dopasowanie chmur punktów Algorytm z rodziny ICP: - dopasowanie nowej chmury do istniejących - globalne dopasowanie minimalizujące błąd średniokwadratowy 20

Moduł obliczeniowy wyznaczanie następnego kierunku pomiarowego Wstępny pomiar całego obiektu Wyznaczenie dziur i ich wypełnienie 21

Detekcja kolizji Objętość pomiarowa podzielona na woksele (możliwe stany wokseli: pusty, obiekt lub nieznany) 22

Detekcja kolizji Pomiar nieznanych wokseli jeśli istnieje kolizja następnego widoku z objętością je reprezentującą lub nie napotkano obiektu 23

Moduł pozycjonowania Algorytmy kinematyki odwrotnej 24

Moduł pozycjonowania kalibracja układów współrzędnych 25

Moduł pozycjonowania kalibracja układów współrzędnych Kalibracja wyznaczana jest na podstawie sekwencyjnych pomiarów znanego obiektu M = R T = cosϕ *cosφ + sinϕ *sinφ *sinθ sinϕ *cosθ sinϕ *sinθ *cosφ cosϕi sinφ 0 sinϕ *cosφ cosϕ *sinθ *sinφ cosϕ cosθ cosϕ *sinθ *cosφ sinϕ *sinφ 0 cosθ *sinφ sinθ cosθ *cosφ 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 x y z shift shift shift 1 26

Przykładowy proces pomiarowy 27

Przykładowy wynik mniejsza dokładność (80 milionów punktów) i większa (400 milionów punktów czas pomiaru ~ 3 godziny i przetwarzania danych 7 godzin) 28

Podsumowanie Opracowany system umożliwia: - pozycjonowanie systemu pomiarowego z 8 stopniami swobody - w pełni automatyczne pomiary w objętości: 2,5m x 1,2m x 1,2m - automatyczne przetwarzanie dużych zbiorów danych - uzyskanie obiektywnych wyników pomiaru - przyspieszenie pomiarów ponad dziesięciokrotnie w stosunku do istniejących rozwiązań 29

Podsumowanie Dzięki opracowaniu systemu możliwe stanie się: - wykonanie dokumentacji 3D obiektów dziedzictwa kulturowego w sposób masowy i powtarzalny - dokonanie porównania kształtu obiektu z różnych chwil czasowych w celu oceny zmian stanu zachowania - obniżenie kosztu dokumentacji 3D przy jednoczesnym zwiększeniu parametrów jakościowych i czasowych 30

Dane projektu Projekt badawczy rozwojowy: Zautomatyzowany system do trójwymiarowej digitalizacji obiektów polskiego i europejskiego dziedzictwa kulturowego Okres realizacji 2007-2010 (36 miesięcy) 31

Dalsze prace wirtualne prezentacje 32

Dalsze prace Zintegrowany pomiar wielu parametrów dla każdego punktu (x,y,z): obrazy w wielu zakresach spektralnych (kilkanaście zakresów od bliskiej podczerwieni do UV), kierunkowe charakterystyki rozpraszania i odbicia, wektor normalny punktu, jakość odwzorowania punktu. Pomiar kształtu z wykorzystaniem deflektometrii 3D. 33

Dziękuję za uwagę! Robert Sitnik, Maciej Karaszewski, Wojciech Załuski, Paweł Bolewicki OGX Optographx Instytut Mikromechaniki i Fotoniki Wydział Mechatroniki Politechnika Warszawska Św. A. Boboli 8 02-525 Warszawa tel.: +48 22 234 82 83 fax: +48 22 234 86 01 r.sitnik@mchtr.pw.edu.pl http://ogx.mchtr.pw.edu.pl