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Vous avez entendu parler en bien des systèmes 3D cartographie mobile . Un collègue vous a peut-être vanté les mérites des données spatiales précises qu'ils capturent. Peut-être qu'un leader de votre secteur d'activité a expliqué comment la technologie a permis des applications qui n'étaient pas possibles auparavant. Peut-être que votre ami a posté un unboxing sur LinkedIn.
Maintenant, vous êtes curieux. Ces outils peuvent-ils vous être utiles ?
Vous avez essayé d'accéder à en savoir plus, mais il y a un problème : pratiquement tous les articles blog et toutes les explications sur 3D cartographie mobile s'adressent à des experts qui utilisent déjà d'autres technologies de cartographie 3D. Ils sont remplis de termes techniques et de jargon qu'il est impossible de comprendre sans des années d'expérience.
Ce guide est différent.
Nous commencerons par le commencement pour vous fournir une compréhension totale et complète de la cartographie 3D mobile - y compris comment la technologie fonctionne, ce qu'elle peut faire pour vous, pourquoi vous pourriez choisir un mappeur mobile plutôt qu'un autre, quand il est préférable d'utiliser cartographie mobile, et bien plus encore.
Voici quelques conseils rapides pour l'utilisation du guide : Si vous souhaitez approfondir un sujet, il vous suffit de cliquer sur l'une des explications de la section correspondante et vous trouverez tous les détails dont vous avez besoin. Si nous abordons un sujet que vous connaissez déjà, passez à la suite. S'il manque quelque chose d'essentiel à ce guide, faites-le nous savoir et nous l'ajouterons.
Ceci étant dit, commençons par le début.
Lidar pour les débutants
Lidar est un acronyme pour (li)ght (d)etection (a)nd (r)anging. Cette technologie trouve son origine dans les applications météorologiques, où elle était utilisée pour mesurer les nuages, les particules et les gaz dans l'atmosphère. Aujourd'hui, elle est surtout connue comme outil de capture de données en 3D, et c'est dans ce domaine que le lidar s'est largement répandu. On le trouve aujourd'hui dans les iPhones, les voitures (mais pas les Teslas), les caméras de saisie immobilière, etc.
Comment fonctionne le lidar ? Le lidar peut fonctionner de différentes manières, mais la plupart des lidars ( capteurs ) utilisent des lasers pour générer des cartes en 3D selon un principe appelé "temps de vol". Le lidar tire un laser, compte le temps que met le laser à se réfléchir sur une surface et à revenir, puis utilise ce temps pour calculer la distance par rapport à cette surface. Le capteur enregistre ensuite ces données sous la forme d'un point 3D par rapport à sa propre position.
Un capteur lidar utilise des miroirs tournants pour diriger les lasers et balayer son environnement, ce qui lui permet de capturer des centaines de milliers de points 3D chaque seconde. Le résultat est un ensemble de données appelé nuage de points.
lire la suite sur le fonctionnement du lidar ici →
Nuages de points 101
Un site nuage de points est un "nuage" de mesures 3D, chacune d'entre elles ayant une coordonnée x, y et z. Il peut être capturé par diverses méthodes, notamment la photogrammétrie (capture basée sur l'image) et le lidar (capture laser), comme décrit ci-dessus.
Découvrez ce qui est le mieux pour la capture de bâtiments, la photogrammétrie ou le lidar →
Les nuages de points sont souvent appelés données "muettes" ou "brutes" car ils ne contiennent pas d'autres informations que celles recueillies par le système de capture 3D. Cela signifie que le site nuage de points le plus élémentaire n'est rien d'autre qu'une information spatiale - il ne contient même pas de couleur, à moins que le système lidar n'intègre un RBG caméra dans la charge utile de son capteur.
Vous pouvez utiliser un nuage de points pour prendre des mesures précises ou vérifier l’état d’un bâtiment, mais pas beaucoup plus.
Pour utiliser un site nuage de points dans la plupart des applications, vous devrez le post-traiter. Cela peut signifier l'utilisation d'un logiciel de modélisation 3D automatisé pour générer un modèle 3D CAO , l'utilisation d'un logiciel pour comparer le nuage de points au modèle de conception original, ou le dessin manuel d'un plan d'étage.
Apprenez tout ce que vous devez savoir sur les nuages de points ici →
Quels sont les différents types de scanners lidar ?
Un capteur lidar peut être mis en œuvre dans un certain nombre de configurations matérielles différentes, certaines si grandes qu'elles doivent être attachées au fond d'un avion, d'autres assez petites pour tenir dans votre poche. Dans le monde bâti industries , comme la fabrication et l'architecture, l'ingénierie et la construction, les deux types de scanners lidar les plus courants sont les scanners terrestres et les scanners mobiles.
Scanner laser terrestre (TLS)
Imaginez un capteur lidar dans une boîte métallique. Ajoutez maintenant :
- un miroir tournant qui dirige les lasers pour balayer l’environnement du capteur
- un ordinateur pour traiter les mesures 3D et produire un nuage de points
- une unité de mesure inertielle (IMU) qui indique à l’appareil le sens de la montée
- et une caméra RVB.
Maintenant, placez cette boîte sur un trépied équipé d'un moteur qui la fait tourner. Félicitations ! Vous avez un scanner laser terrestre, également connu sous le nom de TLS.
Il s'agit de la mise en œuvre traditionnelle de la technologie lidar pour la cartographie 3D, qui produit toujours des nuages de points avec la plus grande précision possible. Mais pas avec une grande marge, comme nous le verrons plus loin.
Système de cartographie mobile (MMS)
Un système de cartographie mobile s’appuie sur ce paradigme (et certains diraient qu’il l’améliorent).
Les systèmes mobiles comprennent en grande partie le même matériel que les systèmes terrestres, mais ils ont une forme très différente. Ils sont conçus pour être tenus dans la main ou portés sur le dos, de sorte qu'une seule personne peut porter l'appareil.
Un système cartographie mobile exploite également beaucoup plus le potentiel futuriste des logiciels. Ces systèmes comprennent le logiciel SLAM qui vous permet de scanner en marchant (pour en savoir plus sur SLAM, continuez à lire).
Le scanner est ainsi beaucoup plus rapide qu'un TLS. Dans de nombreux cas, un système cartographie mobile peut capturer un environnement à une vitesse 10 fois supérieure à celle d'un TLS.
Dans le passé, de nombreux professionnels se méfiaient des systèmes cartographie mobile parce que leur vitesse s'accompagnait d'une baisse significative de la qualité des données. Aujourd'hui, les meilleurs systèmes produisent des données adaptées à de nombreuses applications exigeantes, avec une précision de 6 mm ou moins.
Comment utiliser un système de cartographie mobile ?
Comme les scanners laser terrestres et les systèmes cartographie mobile produisent tous deux une image nuage de points d'un environnement ou d'un objet, leurs applications se recoupent largement. Vous pouvez utiliser l'un ou l'autre type de scanner lidar 3D pour une grande variété d'applications, par exemple pour capturer un bâtiment, un pont ou une poutre d'acier. Les possibilités sont immenses.
Mais comme les scanners terrestres et les scanners mobiles fonctionnent différemment, ils excellent dans des applications différentes. Voici les domaines dans lesquels vous voudrez utiliser cartographie mobile.
Documentation sur l’état d’avancement des travaux
Dans cette application, vous utiliserez votre scanner mobile pour parcourir un bien et capturer une image nuage de points qui reflète l'état actuel du bien.
Cela vous permettra (ou à vos clients) de :
- comparer l'état final de l'actif au modèle de conception - et découvrir en quoi le bâtiment réel diffère de l'intention initiale
- produire des séries de données spatiales pour les propriétaires-exploitants afin de les utiliser dans des applications de gestion des installations
- générer des plans d'étage pour la gestion de l'espace
- modéliser un bâtiment ancien dans le logiciel CAO comme première étape d'une rénovation ou d'un réaménagement
- et plus encore.
Pour tout savoir sur la documentation tel que construit , cliquez ici →
Scan-to-BIM
Alors que la documentation tel que construit se concentre sur les conditions spatiales du bien, la numérisationBIM va plus loin. Dans ce processus, vous produisez un modèle d'information du bâtiment (BIM), qui est constitué d'objets virtuels représentant les éléments du bâtiment. Chacun de ces objets est connecté à une base de données virtuelle qui comprend une variété d'informations sur l'objet.
Lorsque vous visualisez un modèle BIM , vous pouvez sélectionner un conduit et voir des informations telles que le numéro de modèle, la date montage , le système auquel il se connecte, etc. Le site BIM peut inclure toute autre donnée susceptible d'être importante pour partie prenante.
Un modèle BIM vous permettra (ou à vos clients) de :
- assurer une meilleure coordination durant les phases de conception et planification afin d'orchestrer le travail des corps de métier
- disposer d'un grand nombre d'informations spatiales précises sur le projet de construction, par exemple pour la préfabrication d'éléments hors site
- fournir au propriétaire-exploitant du bâtiment un ensemble complet de données sur les éléments du bâtiment pour l'exploitation et la maintenance
- et plus encore.
Lisez notre guide complet sur le scan-to-BIM ici →
Usine numérique
Un site usine numérique est une idée plus qu'une chose. Il s'agit d'une combinaison de modèles, de méthodes et d'outils - y compris des simulations, des visualisations en 3D et l'IoT industriel capteurs - qu'une usine utilise pour relier ses données numériques au monde physique. Le site usine numérique peut englober l'usine, les actifs production , la chaîne d'approvisionnement et même les personnes et les produits.
Ce sujet est évidemment très vaste, mais une chose devrait être évidente : un site usine numérique commence par la création de modèles 3D actualisés de l'usine elle-même, ainsi que des actifs physiques tels que les machines. Le système cartographie mobile est la méthode la plus rapide et la plus rentable.
Une usine numérique vous permettra (ou permettra à vos clients) de :
- présenter un flux de données unifié à plusieurs niveaux de granularité - du réseau production jusqu'à une seule machine
- d'accéder à des informations sur les performances et d'identifier les domaines à améliorer, en tenant compte du contexte spatial
- améliorer de manière significative la maintenance prédictive afin de réduire les temps d'arrêt
- et plus encore.
Attendez, qu’est-ce que le SLAM ?
Avant d'aller plus loin, parlons de SLAM. Ce terme est un acronyme pour (S)imultaneous (L)ocalization (A)and (M)apping (L)ocalisation (A)et (M)apping (M)ocalisation (L)ocalisation (A)et (M)apping). Cette technologie a été développée à l'origine pour permettre aux robots de suivre leur position dans des environnements qu'ils ne connaissent pas.
La plupart des SLAM fonctionnent de cette manière : Il lit les données d'un caméra ou d'un autre capteur monté sur l'appareil et utilise des algorithmes de vision artificielle pour reconnaître les caractéristiques de l'environnement. Il utilise ensuite ces caractéristiques pour construire une carte approximative, qu'il utilise pour déterminer un emplacement approximatif pour le robot. Au fur et à mesure que le robot se déplace, le site SLAM construit une meilleure carte, ce qui lui permet de mieux localiser le robot. Et ainsi de suite.
Aujourd’hui, le SLAM est utilisé dans une grande variété d’applications telles que les aspirateurs intelligents, les voitures autonomes et, bien sûr, les scanners lidar mobiles.
Lisez notre guide définitif de SLAM ici →
Quel est le rapport avec la cartographie mobile ?
Un système de cartographie mobile ne pourrait fonctionner sans SLAM.
Un scanner terrestre ne se déplace jamais pendant la capture. Mais un système cartographie mobile le fait, ce qui ajoute une variable supplémentaire lorsqu'il génère un nuage de points. Le scanner utilise SLAM pour résoudre cette variable, ce qui lui permet de placer chaque mesure 3D correctement dans l'espace.
Cela signifie que la qualité de l'algorithme SLAM dans un système cartographie mobile a un effet considérable sur sa précision.
Le SLAM offre-t-il d’autres avantages ?
Les meilleurs algorithmes SLAM disponibles sur le marché sont capables de réaliser des prouesses de traitement futuristes. Par exemple, NavVisle logiciel ' utilise SLAM pour supprimer les traces de personnes et de véhicules qui se déplacent dans votre scan, supprimer bruit et les artefacts de nuage de points, et même améliorer la précision de votre scan. améliorer la précision de votre nuage de points au-delà des spécifications de précision du capteur.
Cartographie mobile vs TLS
D'accord, venons-en au fait : Lequel est le meilleur ?
Quand la cartographie mobile est meilleure
Par rapport à un scanner laser terrestre, un scanner mobile offre les avantages suivants.
- Vitesse plus élevée (10X ou plus)
- Réduction des perturbations pour le client (puisque vous avancez plus rapidement)
- Élargissement des services et des offres
- Nouveaux modèles d’entreprise
- Un avantage concurrentiel plus marqué
Découvrez les 5 raisons pour lesquelles il est temps d'investir dans cartographie mobile →
Quand la numérisation terrestre est préférable
Par rapport à un scanner mobile, un scanner terrestre offre les avantages suivants :
- Plus grande précision (moins de 6 mm contre 6 mm environ avec un cartographe mobile)
- Intégration avec les stations totales
- Portée plus longue
Envisager le workflow hybride
Depuis une dizaine d'années, les connaisseurs se demandent s'il est préférable d'utiliser un scanner mobile ou terrestre. Mais récemment, de nombreux utilisateurs de premier plan ont décidé que la meilleure option était généralement les deux.
Les professionnels de la numérisation 3D sur industries commencent à utiliser ces outils ensemble sur un même projet, en jouant sur les points forts de chacun. En bref, un système cartographie mobile peut apporter rapidité et efficacité, et un scanner terrestre peut offrir la plus grande précision et la plus grande portée possibles dans les situations où vous en avez vraiment besoin. C'est ce qu'on appelle un système hybride workflow, qui offre le meilleur des deux mondes - et une valeur ajoutée dont vous pouvez faire profiter vos clients.
Comment savoir quel système de cartographie mobile choisir ?
Très bien, dites-vous. C'est une bonne chose. Mais comment déterminer quelle cartographie mobile me convient le mieux ? Il existe un grand nombre de systèmes cartographie mobile sur le marché, et le marketing de chacun d'entre eux est assez convaincant.
La première chose à faire est de réfléchir à votre activité et à vos applications potentielles. Quels sont vos besoins ? Quels sont les besoins courants des clients ? En gardant cela à l'esprit, quelles sont les caractéristiques les plus importantes d'un système cartographie mobile ? La vitesse ? La précision ? Le coût ? Intégration logicielle ? Dressez une courte liste des scanners qui pourraient vous convenir.
Une fois que vous avez fait le tour de la question, consultez la fiche technique de chaque scanner. Recherchez les spécifications, comme le nombre de points capturés par seconde, la classification IP et, peut-être le plus important, les différents types de précision. Voici un guide pratique pour vous aider à consulter les fiches techniques que vous avez rassemblées.
Découvrez les 9 termes à connaître sur la fiche technique d'un scanner lidar →
Vous voudrez également évaluer certaines données fournies par le scanner. Jugez les ensembles de données en fonction de paramètres tels que la quantité de bruit dans les données, la résolution des détails fins et la précision. Si cela vous semble complexe, ce n'est pas forcément le cas : Nous avons élaboré un guide de cinq étapes rapides que vous pouvez utiliser pour évaluer rapidement n'importe quel ensemble de données cartographie mobile .
Ensuite, vous voudrez approfondir la question de la précision de chaque scanner. Étant donné que les chiffres de précision figurant sur le site fiche de données représentent les performances du scanner dans un environnement contrôlé, ils ne peuvent fournir qu'une indication approximative de la précision. C'est pourquoi les fabricants doivent fournir des chiffres de précision tirés de tests rigoureux effectués sur des applications courantes.
Enfin, demandez une démonstration pour chaque scanner de votre liste. Testez-le dans un environnement qui vous est familier. Poussez-le jusqu'à ses limites. Grillez la politesse au vendeur. Assurez-vous de prendre la bonne décision.
Vous pouvez alors acheter un système mobile avec la certitude qu’il vous aidera à faire passer votre entreprise à la vitesse supérieure.
Recapitulatif
Vous avez d'autres questions ? Vous voulez faire une démonstration NavVisvotre propre système cartographie mobile , NavVis VLX? Contactez l'un de nos experts ici. Nous vous aiderons.
Sean Higgins est un rédacteur indépendant spécialisé dans la technologie, un ancien rédacteur en chef d’une publication spécialisée et un passionné de plein air. Il pense qu’écrire clairement et sans mot à la mode sur les technologies 3D est un service public.