案例研究:切换到自主无人机意味着更快、更安全和更高质量的 3D 模型

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【关键词】 专注于交通、工业、商业建筑、混凝土和可再生能源建筑——我们在所有这些市场中都使用了无人机并取得了巨大成功。曾经仅仅被视为一种监视措施,在建筑工地上使用无人机已经发展到包括从进度更新到体积分析(即以 0.01 英寸的精度测量泥土工作)、公用设施布置检查,甚至测量建筑物的热能损失的任何内容.最酷的部分?我们为客户节省的时间和金钱。

我们于 2013 年开始构建用于测绘的无人机业务,并将我们的计划扩展到 30 名飞行员和 40 多架飞机,每年执行 100 多次测绘任务。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使用无人机绘制他们的站点地图,从而生成大量有用的数据。但是,我们也了解到手动执行此操作会带来一系列挑战和风险。

虚拟施工工程师 Dean Miller 使用带有 3D 扫描功能的 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,以及目前地面 3D 建模效率低下,都是 【关键词】 的无人机计划一直试图解决的长期问题。因此,在 2020 年,我们采用了 Skydio 2 自主无人机和 3D Scan 软件,并计划在 2021 年底之前淘汰旧的手动操作的 DJI 无人机。以下案例研究展示了我们的发现。

挑战

基于地面的 3D 建模耗时、昂贵且危险

对于工业客户,【关键词】 检查了许多高压、高温系统。例如, 这个模型 显示了一个结晶器水冷却塔,它将过热的水从华氏 1000 度以上冷却到 200 度左右。这些系统需要每月检查一次,以确保它们功能齐全并安全运行。

我们检查这些系统的一种方法是通过地面方法,现场团队花费三到四个小时靠近过热结构——至少在 20 英尺内——并使用昂贵的 3D 建模设备。工人安全的风险可能包括滚烫的热蒸汽或设备故障。此外,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。消除在这些环境中扫描的时间可以节省项目团队的资金甚至生命。

无人机在多个工艺工人的前景中飞行,他们对大型交流装置进行关键挑选

 

 “通过地面检查,现场团队需要大约 2-3 周的时间才能通过工作现场。现在,有了 Skydios,我们可以在几天内做到这一点。”

– Dean Miller,【关键词】 虚拟建筑工程师

昂贵的硬件要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,【关键词】 遇到了所有手动无人机飞行员在某个时候都会遇到的相同问题。在障碍物多、不可预测的工作现场,即使是专业飞行员也有撞到任何数量结构的风险,从塔式起重机到建筑物再到重型机械。

当这些崩溃发生时,它们会损坏工作现场和无人机硬件,需要昂贵的维修和停机时间。最重要的是,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,并花费大量研究和时间来分析坠机是如何发生的。归根结底,高管、工作场所和虚拟建筑工程师都必须花费时间、金钱和停机时间来处理无人机事件的后果。

现有的手动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,【关键词】 尝试使用手动无人机。一小队训练有素的飞行员将在结构周围驾驶无人机,手动操作操纵杆并拍摄资产的重叠照片以生成 3D 模型。然而,由于手动无人机无法在 GPS 拒绝或高电磁干扰的环境中飞行,因此它们无法捕捉室内或悬垂角度,或对工作现场常见的金属结构进行近距离扫描。

手动无人机也容易在高反射率、阴影、窗户和难以到达的角落的环境中坠毁,这些因素也会影响 3D 模型的质量。在努力防止飞机坠毁的同时,这些飞行员​​还需要专注于拍摄大约 80% 重叠的照片,以便重建软件可以将它们变成 3D 模型——无需任何工具来实时指示哪些区域现场已经拍到了。

VDC 工程师 Nic Chavez 驾驶 Skydio 自主无人机
虚拟建筑工程师 Nic Chavez 在亚利桑那州固特异的一个数据中心项目中执行自动无人机飞行。

最重要的是,飞行员必须等待模型的后处理以确认它具有完全覆盖和正确的重叠,而不是能够在现场确认这一点。 10 次飞行中有 1 次模型不够用,飞行员最终需要重新飞行。

“【关键词】 正在使用 3D 扫描来创建极其详细和高度准确的模型。我们正在从手动无人机或地面检查中取代传统的 3D 建模方式,这些方式用户密集度高且故障率高。”

– Dean Miller,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,我们显着改善了我们的无人机操作。我们现在可以自信地飞越那些我们从未梦想过用手动无人机绘制的区域。此外,驾驶 Skydio 的便利性减轻了飞行员避免坠机的负担,因此他们可以专注于执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 模型的过程变得更加容易和准确。它还减少了检查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 3D 模型
仅经过一小时的培训,Dean 就能够驾驶他的 Skydio 并创建结晶器水冷却塔的高度详细的 3D 模型,这是一个高压高温工业系统,位于亚利桑那州钱德勒的一家即将建成的半导体工厂。飞行耗时 30 分钟,生成了 200 多张照片。

结果

简化的工作周期

3D 扫描有助于在各个分包商之间完成工作时协调建筑信息管理 (BIM),为项目经理执行定期竣工评估,并在项目结束时提供交付证明。

更好的 BIM 协调

在新建筑的初始规划阶段,各个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 3D 模型,显示他们计划建造的位置,【关键词】 将模型放在一起以识别冲突。这种类型的建筑信息管理 (BIM) 协调对于防止昂贵的返工至关重要。借助 3D 扫描,竣工模型更加准确且生成频率更高,从而帮助团队按时完成并控制在预算范围内。

进度跟踪和交付视觉证明  

一旦建造开始,【关键词】 必须定期跟踪建造进度并向客户报告以进行计费。以前,这份报告将包括有人步行拍摄网站的手机照片,为对工作状态的竞争性解释留出足够的空间。借助 3D 扫描,团队可以快速轻松地在现场驾驶 Skydios,以创建工作现场进度的高质量 3D 模型。在项目收尾时,【关键词】 可以使用 3D 扫描创建已完成作业现场的模型,并在交付时获得设备状态的视觉证明。这使得 【关键词】 能够提供比地面照片所能提供的更高水平的问责制。

“3D 扫描的自主性令人难以置信。事实上,无人机本身能够创建现实捕捉,然后确定自己在边界中放置的物体周围的飞行路径,从而减少了大量时间。准确性和细节确实令人印象深刻。”

– Dean Miller,虚拟建筑工程师

改善工人安全

扫描和检查这些高压、高温系统的典型方法需要工人爬上结构的平台,使他们暴露在危险情况下。使用 Skydio 无人机,飞行员可以从安全距离进行扫描,完全有信心 Skydio 将避免坠毁,并获得结构的完整照片覆盖。借助新型无人机,【关键词】 在不影响工作质量的情况下保护了我们的员工队伍。

检查时间减少 90%

3D Scan 的自主工作流程最大限度地提高了扫描效率,这意味着一个检查员可以在 30 分钟内完成通常需要两个人和 4 小时的检查。结果是每次检查的人工成本降低了 90%,使 【关键词】 在相同的时间内执行的检查次数增加了近 10 倍。此外,这些检查不一定需要关闭工作现场,有助于减少停机时间。

将飞行员培训要求降低了 50%

在我们的机队中采用 Skydio 无人机后,我们注意到培训新无人机飞行员所需的时间大幅减少。 Skydio 的易用性允许操作员在安全驾驶手动无人机所需的培训完成一半后执行工作。除此之外,Skydio 突破性的避障让飞行员有信心在障碍重重的工作现场执行复杂的测绘任务,而不必担心坠机。

虚拟建筑工程师迪恩·米勒 (Dean Miller) 在数据中心施工现场携带 Skydio 自主无人机和箱子

“我们培训飞行员的时间减少了一半,因为飞行员学习如何正确操作无人机几乎不需要时间。任何【关键词】水平的人,无论你以前驾驶过任何类型的无人机,你都可以在 5 分钟内拿起 Skydio 并在空中飞行。”

– Dean Miller,虚拟建筑工程师