Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil

Transcrição

1 Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil Orientação: Alvaro Luiz Gayoso de Azeredo Coutinho Candidato: Gabriel Aprigliano Fernandes 1

2 Organização da Apresentação Introdução Metodologia Estudos Preliminares A Solução RA Estudo de Caso Discussão/Conclusão Continuidade 2

3 Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil INTRODUÇÃO 3

4 Introdução Aperfeiçoar o uso de Realidade Aumentada no campo de engenharia Pesquisa de recursos e ferramentas * Determinar áreas de aplicação ** Desenvolver um protótipo Testar o protótipo Aproximar a tecnologia de Realidade Aumentada ao campo de engenharia. * Shin, D. H. and P. S. Dunston (2010). "Technology development needs for advancing Augmented Reality-based inspection." Automation in Construction 19(2): ** Shin, D. H. and P. S. Dunston (2008). "Identification of application areas for Augmented Reality in industrial construction based on technology suitability." Automation in Construction 17(7):

5 Potenciais Áreas de Aplicação Divisão de atividades em grandes grupos: Montagem Inspeção Manutenção Treinamento O conjunto de atividades cobertas por essa pesquisa pode ser chamado de MIMT 5

6 Conceitos Entre as muitas tecnologias pesquisadas para contribuir na pesquisa podemos citar além da Realidade Aumentada outras que ajudaram a moldar conceitos utilizados. O que é Realidade Aumentada? Como funciona? E quais outras tecnologias prometem mudar a maneira como interagimos com computadores e o trabalho? 6

7 O que é Realidade Aumentada? O processo de adicionar a realidade informações digitais graficamente. Assim aprimorando a percepção humana e a capacidade de tomar decisões. 7

8 Como funciona? Capturar imagens do mundo real Identificar padrões Composição Real-Virtual Devolver resultado ao usuário 8

9 Exemplos de Realidade Aumentada 9

10 Realidade Aumentada Rastrear o ponto de vista do usuário. Compor real e virtual de maneira coerente e legível. Existem inúmeras maneiras de realizar esses procedimentos: Rastreamento pode ser através de sensores ou visão computacional Composição através de ferramentas multimídia. 10

11 Avanços Tecnológicos Relevantes A Realidade Aumentada representa um passo importante, podendo ainda sofrer inúmeras mutações. 11

12 Futuro de Interação e Visualização Móvel 12

13 Trabalhos Correlatos Visualization of construction graphics in outdoor augmented reality. Behzadan, A. H. and V. R. Kamat, Simulation Winter Conference,

14 Trabalhos Correlatos "InfoSPOT: A mobile Augmented Reality method for accessing building information through a situation awareness approach." Irizarry, J., M. Gheisari, et al., Automation in Construction, 5 Outubro 2012 (In press) 14

15 Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil METODOLOGIA 15

16 Metodologia Selecionar um conjunto de ferramentas de fácil prototipagem para RA. Prototipar um conjunto de ferramentas gráficas para implantar uma solução de realidade aumentada em projetos. Testar a solução. Compilar Resultados. 16

17 Sistema de Rastreamento O sistema de rastreamento selecionado foi o fiducial, baseado na identificação de símbolos capturados por uma câmera. Esses símbolos permitem determinar o ponto de vista para correta posição de elementos virtuais para o usuário. O sistema fiducial é de fácil implantação e manutenção. Exemplos de Fiduciais Exemplos de Fiduciais em campo 17

18 Sistema de Composição Para composição foi utilizado o Adobe Director por ser um plataforma consagrada de prototipagem rápida de ferramentas multimídia e dialogar bem com sistema fiducial de rastreamento. O sistema também possui ampla compatibilidade com muitos formatos de arquivos. 18

19 Recursos Esperados da Solução Criar e Manipular Fiduciais e Painéis Selecionar e configurar câmeras Gerir projetos RA e sua diversidade de conteúdo multimídia Visualizar projetos e inserir feedback(observações, Comentários, Checklist) 19

20 Previsão para Experimento Montar um seqüência de atividades fictícias contendo montagem, manutenção e inspeção para explorar o uso de RA em campo. Avaliar funcionalidades e potencial de aplicação: 20

21 Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil ESTUDOS PRELIMINARES SOBRE RA 21

22 Desenvolvendo o Protótipo O protótipo teve inúmeras etapas e formatações (Remoto, Externo e Interno) na busca por um formato ideal de implantação e adequado para testes. Testes com equipamentos diversos: Tabuletas, Notebooks, MiniPCs, Webcams e Sensores Foram testados limitações do sistema fiducial: Estabilidade em condições ideiais e implantação ideal. 22

23 Evolução do Protótipo A formatação final da solução vem de uma linha de experimentos com RA: RA Remoto RA de Mesa RA Externo com Sensores 23

24 Teste de Webcams Avaliar capacidade de captura de imagem Comportamento em condições adversas de luz Tempo de Resposta Resolução Disponíveis 24

25 Testes de Estabilidade com Fiduciais Posição Frontal 25

26 Testes de Estabilidade com Fiduciais Posição Lateral (45 Graus) 26

27 Testes de Visibilidade/Impressão Por ser um sistema impresso, os fiduciais precisam de boa densidade na impressão para obter desempenho maximo: 27

28 Resultados de Testes Diversos Ferramentas de RA são voltadas para resultados rápidos e simples. Os procedimentos para criar e gerenciar conteúdo para RA são complexos e pouco intuitivos. Para uma solução flexível e de grande escala é necessário estabelecer padrões e transformar o RA em uma solução transparente para o usuário. 28

29 Conclusão Preliminar A questão é como gerenciar dados localizados para uso em Realidade Aumentada, pois os recursos RA disponíveis atendem demandas de uso em projetos. 29

30 Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil ELABORANDO A SOLUÇÃO RA PARA O EXPERIMENTO 30

31 Pontos de Interesse A partir de experiências anteriores foi possível chegar ao conceito de Pontos de Interesse (PDI): É um ponto no espaço que possui informação visível em RA. Essa informação pode ser de qualquer tipo: visual, sonora, textual, animada ou interativa. A partir dessa unidade é possível conceituar um gestor de PDS para projetos/atividades. Essa gestão independe das tecnologias de rastreamento ou composição existentes permitindo absorver novas tecnologias com o passar do tempo. 31

32 Gestão de PDI s Gerir pontos de interesse é agrupar e hierarquizar informações para RA de acordo com as demandas do projeto. Para expressar essa hierarquia foi escolhido o formato XML, sendo um formato amplamente utilizado para ordenar informações. Esse formato experimental permite organizar informações, pode trafegar entre muitas plataformas e expansível. 32

33 Ferramentas Gráficas Criadas para facilitar a implantação e gestão de uma solução RA em um projeto: Não necessitam de programação ou conhecimentos avançados de computação Trabalham com arquivos ASCII de fácil leitura e inspeção Formatos finais podem ser facilmente implantados em outras ferramentas de gestão e criação de conteúdo. 33

34 Criando Fiduciais Criador de Símbolos e de Painéis: Desenhar os símbolos graficamente. Compor símbolos para formar PDI s mais interessantes e exclusivos. 34

35 Teste de Câmera Para garantir que o dispositivo de captura de imagem (Webcam) está funcionando corretamente e possui especificação mínima para uso em RA. Garantir que fiduciais estão sendo reconhecidos pelo sistema de RA. 35

36 Gestor/Criador de Conteúdo Permitir criar um projeto, adicionar PDI s e agrupá-los de forma relevante. Associar diversos tipos de informações digitais aos PDI s. Salva o arquivo XML final com o projeto RA. 36

37 Ferramenta de Campo Abrir projetos e permitir ao usuário navegar entre PDI s e seus dados associados. Inserir comentários e emitir relatórios sobre atividades realizadas. 37

38 A Solução Permite criar um projeto RA a partir de informações digitais diversas e acessá-las em campo. Todas as ferramentas foram elaboradas e testadas individualmente e possuem dezenas de revisões até chegarem ao formato para o estudo de caso. 38

39 Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil ESTUDO DE CASO 39

40 Material Utilizado Tabuleta Acer 12 Painéis Fiduciais Múltiplos elementos auxiliares para montagem e manutenção 40

41 A Localização Mezanino do Prédio Labcog no Parque Tecnológico da UFRJ 12 Pontos de Interesse previamente marcados com respectivas atividades de MIM. 41

42 O Experimento Percorrer os 12 PDI s executando as respectivas atividades associadas a cada ponto. 42

43 Atividades Manutenção Verificar Indicadores e ajustar caso necessário utilizando dados em RA Inspeção Verificar pontos marcados com RA e emitir um parecer sobre o estado atual dos itens observados Montagem Observar instruções RA e realizar a montagem corretamente 43

44 Dados Coletados Tempo de conclusão do percurso Qualificação de múltiplos aspectos da solução através de questionário Observações feitas durante o experimento 44

45 Resultados Para um total de 10 especialistas que concluíram o percurso. Tempos de Percurso Qualificações Médias 45

46 Principais comentários e observações Indicação de posição de visibilidade ideal de PDIs. Ajuste automático de conteúdo digital para enquadrar na tela. Tabuleta com melhor apoio para uso prolongado. Melhor legibilidade na interface. Mapa com localização absoluta e relativa de PDIs próximos. PDIs mais evidentes/destacados. 46

47 Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil DISCUSSÃO E CONCLUSÃO 47

48 Discussão Perguntas e Tópicos Como migrar ou reaproveitar dados e informações de projetos para uma plataforma de RA? Que ferramentas efetivamente precisam ser criadas para aprimorar atividades sem a necessidade de amplas curvas de aprendizado ou reciclagem pesada de profissionais? Como aprimorar a formação de profissionais para preparálos para essa nova realidade tecnológica? Sobre a difusão dessa tecnologia e popularização nos meios industriais. Os resultados e o potencial de aplicabilidade no trabalho. Entre as atividades MIMT pouco foi dito sobre treinamento. 48

49 Discussão - Pensamentos Processos de validação. Adequação de equipamentos a ambientes e normas de segurança. Estudo de design e ergonomia de ferramentas RA. RA é uma folha da ramificação de visualização móvel ou um galho em crescimento? 49

50 Conclusões Criar ferramentas de uso prático e vencer o fantasma de uso somente em publicidade. Explorar os processos de implantação de um sistema RA em projetos de engenharia. É possível hoje usar RA em projetos explorando os pontos fortes da tecnologia. 50

51 Continuidade Aprimorar a ferramenta a partir da primeira leva de dados coletados. Expandir o grupo de especialistas. Testar a ferramenta em ambientes reais. Realizar um estudo de caso focado em treinamento. Atualizar o sistema para uso em dispositivos móveis diversos (Androide, ios, Windows Phone). Considerara integração com sistemas BIM. 51

52 Agradecimentos 52

53 Agradecimentos Gerais 53