◎ ความท้าทาย：

การสร้างกังหันลมทั้งหลังให้เป็นดิจิทัลเพื่อให้ผู้เชี่ยวชาญด้านการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานชาวดัตช์สามารถดำเนินการบูรณะตามแผนได้ภายใต้เงื่อนไขที่ท้าทาย

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Leo, Artec Ray II, AI Photogrammetry, Artec Studio, DJI drone

◎ ผลลัพธ์：

แบบจำลองสามมิติเต็มรูปแบบ ซึ่งรวมถึงโครงสร้างภายนอกและกลไกภายในของกังหันลม ถ่ายด้วยความแม่นยำเพียงพอสำหรับการวัด และอาจต้องย้อนวิศวกรรมชิ้นส่วนอะไหล่

◎ ทำไมต้อง Artec 3D ?：

การสแกน LiDAR Ray II ระยะไกลสามารถรวมเข้ากับข้อมูล AI Photogrammetry เพื่อสร้างแบบจำลอง 3D ที่สมบูรณ์ของวัตถุขนาดใหญ่ที่การเข้าถึงมีจำกัด จากนั้นจึงสามารถนำ Leo แบบไร้สายความเร็วสูงไปใช้งานเพื่อเก็บรายละเอียดที่ละเอียดอ่อนได้ ผลลัพธ์ที่ได้คือฝาแฝดดิจิทัลที่มีความเที่ยงตรงเหลือเชื่อในจุดที่สำคัญ ในขณะที่ยังคงมีน้ำหนักเบาและส่งออกได้ง่าย

แบบจำลอง 3 มิติสุดท้ายของกังหันลม Roelofarendsveen ของ 4C ภาพโดย 4C

ความแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในโลกสถาปัตยกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องปรับปรุงอาคารประวัติศาสตร์และสถานที่มรดกอันล้ำค่าอื่น ๆ ที่ต้องได้รับการดูแลเอาใจใส่เป็นพิเศษ

กระบวนการ “ยก” โครงสร้างพื้นฐานทั่วไป เช่น การยกระดับ, การขยาย, การเสริมกำลัง หรือการปรับโครงสร้างใหม่ อาจทำให้โครงสร้างที่อ่อนแอ, เปราะบาง และไม่สม่ำเสมอพังทลายลงได้ หากไม่ได้ดำเนินการอย่างถูกต้อง ดังนั้น วิศวกรจึงสำรวจสถานที่ดังกล่าวเพื่อชั่งน้ำหนักความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นก่อนเริ่มงาน

โดยทั่วไป กระบวนการนี้จะเกี่ยวข้องกับการสแกนด้วยเลเซอร์หรือ LiDAR บนพื้นดิน อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์จำนวนมากถูกจำกัดให้จับภาพเรขาคณิต (ไม่ใช่สี) เท่านั้น อุปกรณ์เหล่านี้ยังมักจะส่งข้อมูลเป็นกลุ่มจุดมากกว่าเป็นตาข่าย ทำให้ใช้งานกับซอฟต์แวร์ของบริษัทอื่นได้ยาก และปัญหาที่ใหญ่ที่สุดคือการวัดระยะสายตา ซึ่งจำกัดการจับภาพให้เหลือเพียงสิ่งที่มองเห็นเท่านั้น

หากคุณต้องสร้างแบบจำลอง 3 มิติของวัตถุขนาดเล็กในชีวิตประจำวัน ปัญหานี้จะไม่เกิดขึ้น แต่ในโลกของการบันทึกโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ การสแกนพื้นผิวที่สูงเกินเอื้อมนั้นมีความจำเป็นอย่างแท้จริง การทำงานด้วยฝาแฝดทางดิจิทัลที่ไม่สมบูรณ์อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในโครงการที่มีค่าใช้จ่ายสูงได้

เมื่อเผชิญกับปัญหาดังกล่าว ผู้เชี่ยวชาญด้านการปรับปรุงอาคารชาวดัตช์จึงติดต่อ 4C Creative CAD CAM Consultants (4C) เพื่อหาโซลูชันที่สามารถบันทึกภายในและภายนอกของกังหันลมในขนาด 1:1 เพื่อเตรียมการสำหรับการปรับปรุงเพิ่มเติม โซลูชันคือการแปลงภายนอกของกังหันลมเป็นดิจิทัลด้วย LiDAR Artec Ray II ตกแต่งภายในด้วย Ray II และ Artec Leo แบบไม่ต้องใช้สายเคเบิล และหลังคาโดยป้อนข้อมูลจากโดรนเข้าสู่อัลกอริทึม AI Photogrammetry ของ Artec Studio

หลังคาของกังหันลมได้รับการสร้างขึ้นใหม่ด้วยระบบดิจิทัลโดยใช้ AI Photogrammetry รูปภาพโดย 4C

การถ่ายภาพกังหันลมจากทุกมุม

ทีมงาน 4C ได้รับการขอให้ช่วยลูกค้าปรับปรุงกังหันลมประวัติศาสตร์แห่งหนึ่งของเนเธอร์แลนด์ระหว่าง Amsterdam และ The Hague โดยพวกเขามาถึงสถานที่ในเช้าวันหนึ่งที่มีอากาศหนาวเย็นในช่วงต้นปี 2025

เพื่อจับภาพภายนอกอาคาร พวกเขาเริ่มต้นด้วยการติดตั้ง Artec Ray II อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนขาตั้งกล้องนี้สามารถตั้งค่าได้อย่างง่ายดายและปล่อยให้สแกนฉากทั้งหมดได้ โดยมีระยะการทำงานสูงสุดถึง 130 เมตร ในขณะที่ระบบ Visual Inertial System ช่วยให้สามารถติดตามแบบเรียลไทม์ได้ ในกรณีนี้ Ray II สามารถสแกนใบมีดและอิฐภายนอกของโรงสีได้อย่างละเอียด แต่ยังคงไม่มีหลังคา

สิ่งนี้ทำให้ Edwin Rappard เจ้าของ 4C ตัดสินใจนำโดรนของ DJI มาใช้ ความสามารถในการบันทึกวิดีโอของ AI Photogrammetry ทำให้การจับภาพหลังคาทำได้ง่ายอย่างไม่น่าเชื่อ แม้จะเป็นมือใหม่ที่บินโดรน แต่ Rappard ก็สามารถบรรลุผลลัพธ์อันยอดเยี่ยมได้โดยการบินไปรอบ ๆ โครงสร้างและกดปุ่ม Record

อย่างไรก็ตาม ชุดข้อมูลของทีมยังไม่รวมข้อมูลภายในกังหันลม ซึ่งเป็นที่ตั้งของระบบเฟืองที่ซับซ้อนซึ่งขับเคลื่อนระบบโรเตอร์ของโรงสี การแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลหมายถึงการใช้ Artec Leo ซึ่งเป็นอุปกรณ์พกพาแบบไร้สายที่เก็บข้อมูลได้ 35 ล้านจุดต่อวินาที ในกรณีนี้ Leo ช่วยให้ทีมสามารถเข้าไปในพื้นที่เย็นและคับแคบแห่งนี้และสแกนทุกอย่างได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

ทีมงานยังใช้ Ray II เพื่อรวบรวมข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุด เนื่องจากทราบดีว่าข้อมูลจากสแกนเนอร์ต่าง ๆ สามารถรวมเข้าด้วยกันได้อย่างง่ายดายใน Artec Studio Bart Wever ผู้เชี่ยวชาญด้านการสแกน 3 มิติ 4C ซึ่งปีนเข้าไปในกังหันลม กล่าวว่าการสแกน 3 มิติของ Artec พิสูจน์แล้วว่าเหมาะสมที่สุดสำหรับงานนี้ เนื่องจากสามารถรวบรวมข้อมูลการตรวจสอบที่แม่นยำทั้งหมดที่จำเป็นได้

โมเดล 3 มิติสุดท้ายของ 4C ที่แสดงภายในกังหันลม Roelofarendsveen รูปภาพโดย 4C

“ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการจัดเรียงชุดข้อมูลสองชุดทั้งภายในและภายนอก เนื่องจากโรงสีมีช่องเปิดจำกัดมาก คุณมีประตูหน้าและประตูหลังขนาดเล็ก ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสแกนจากทั้งภายในและภายนอกเพื่อจัดเรียงให้ถูกต้องในภายหลัง” Wever อธิบาย “แต่ด้วย Ray II เราก็สามารถทำงานได้โดยไม่มีปัญหาใด ๆ มากนัก ในท้ายที่สุดแล้ว นั่นก็เพียงพอสำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่สมบูรณ์แบบและจัดเรียงอย่างสมบูรณ์แบบ”

“เราจัดตำแหน่งได้ดีเยี่ยมโดยไม่ต้องใช้กระดานหมากรุกหรือเครื่องหมายใด ๆ ระบบ VIS ในตัวของ Ray II ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ ไม่มีความท้าทายใด ๆ เกิดขึ้น!”

การรวมชุดข้อมูลใน Artec Studio

คุณอาจคิดว่าการรวมชุดข้อมูลสามชุดที่แตกต่างกันมากเข้าด้วยกันนั้นเป็นเรื่องยุ่งยาก แต่ Artec Studio ได้ทำให้กระบวนการทั้งหมดราบรื่นขึ้น อัลกอริทึมการรวมข้อมูลความละเอียดหลายระดับของซอฟต์แวร์ช่วยให้ทีมงานของ 4C สร้างแบบจำลองที่มีรายละเอียดอย่างเหลือเชื่อโดยใช้ข้อมูลความละเอียดสูงสุดจากการสแกนแต่ละครั้ง จากนั้นจึงใช้การถ่ายภาพสามมิติเพื่อสร้างตาข่ายหลังคา ซึ่งจะถูกผสานเข้ากับชุดข้อมูลที่มีรายละเอียดมากขึ้น

ที่น่าสนใจคือ Wever พบว่าการใช้เครื่องมือที่ใช้งานง่ายทั้งหมดใน Artec Studio ทำให้เขาสามารถแยกข้อมูลที่รวบรวมได้ออกเป็นส่วน ๆ ที่สอดคล้องกันและนำมารวมกันใหม่หลังจากนำเข้า ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลจะไม่หนาแน่นเกินไปสำหรับ PC ของเขาที่จะจัดการได้ การลดจำนวนการสแกนของ Artec Studio ยังสามารถใช้เพื่อผลที่คล้ายกันได้ โดยลดจำนวนโพลีกอนเพื่อให้จัดการและใช้งานโมเดล 3 มิติได้ง่ายขึ้น

แบบจำลองกังหันลมของ 4C ในโหมด X-Ray ภายใน Artec Studio ภาพโดย 4C

ข้อดีอีกประการของแนวทางของทีมนี้คือช่วยให้สามารถปรับขนาดข้อมูลโฟโตแกรมเมทรีให้เท่ากับการสแกนของ Ray II ได้ ซึ่งส่งผลให้ได้แบบจำลองที่มีพื้นผิวเหมือนจริงที่สดใส

โดยรวมแล้ว การรวมชุดข้อมูลเข้าด้วยกันช่วยให้จับภาพรายละเอียดได้อย่างน่าประทับใจมาก ทุกอย่างตั้งแต่ช่องว่างระหว่างแผงใบพัดที่แคบไปจนถึงฟันเฟืองแต่ละซี่และชั้นแยกสามชั้นของกังหันลมนั้นมองเห็นได้ชัดเจน ในความเป็นจริง หากระบบโรเตอร์นี้จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษา Wever คาดว่าข้อมูลดังกล่าวได้รับการจับภาพได้อย่างแม่นยำมากจนสามารถนำไปใช้วิศวกรรมย้อนกลับและผลิตชิ้นส่วนอะไหล่สำหรับใช้งานปลายทางได้

“อาคารประเภทนี้มีค่าความคลาดเคลื่อนเพียง 1 มิลลิเมตร ซึ่งถือว่าค่อนข้างสูงอยู่แล้ว ทำให้ Leo คมพอที่จะจับภาพแบบจำลอง 3 มิติและสร้างฟันเฟืองแต่ละอันได้” Wever อธิบาย “นอกจากนี้ ฟันเฟืองเหล่านี้ยังมีขนาดใหญ่มาก โดยมีล้อเฟืองขนาดยักษ์หมุนโครงสร้างทั้งหมด เราไม่ได้พูดถึงชิ้นส่วนเล็ก ๆ ถ้ามันพอดี ฉันเชื่อว่า Ray II ก็เพียงพอแล้ว”

โอกาสเพิ่มเติมในด้านสถาปัตยกรรม?

ในที่สุด ทีม 4C ก็รวบรวมข้อมูลที่แม่นยำเพียงพอสำหรับวัตถุประสงค์ในการปรับปรุงกังหันลมของลูกค้า แต่พวกเขาไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้น พวกเขายังมองเห็นศักยภาพที่สำคัญของการผสมผสานการสแกน 3 มิติและการถ่ายภาพสามมิติที่ไม่เหมือนใครของ Artec 3D ในพื้นที่โครงสร้างพื้นฐานที่กว้างขึ้น

แบบจำลองกังหันลมของ 4C ภายใน Artec Studio ภาพโดย 4C

Rappard อธิบายว่า AI Photogrammetry เป็น “ส่วนเสริมที่สมบูรณ์แบบสำหรับการสแกน 3 มิติ” และกล่าวว่า “ไม่มีแพ็คเกจอื่นในตลาด” ที่สามารถรวมชุดข้อมูล 3 มิติที่หลากหลายได้ดีเท่ากับ Artec Studio เขาเชื่อว่าในไม่ช้าสถาปนิกและวิศวกรก่อสร้างจะนำการสำรวจไปสู่ระดับใหม่ด้วยการใช้ตาข่าย 3 มิติที่สมบูรณ์และมีรายละเอียดสูงแทนข้อมูล point cloud ขนาดใหญ่

“การใช้ Ray II ร่วมกับโดรน (และ Leo แน่นอน) ถือเป็นวิธีที่ดีเยี่ยมในการอนุรักษ์แหล่งมรดกทางดิจิทัล แต่ยังมีประโยชน์ในด้านการก่อสร้างอีกด้วย ซึ่งเป็นตลาดที่เรายังคงเห็นศักยภาพของการสแกน 3 มิติอยู่มาก” Rappard กล่าวสรุป “เมื่อเราเริ่มใช้การสแกน 3 มิติเป็นครั้งแรก เราเป็นเหมือนมิชชันนารี (ที่บอกเล่าถึงประโยชน์ของมัน) แต่ตอนนี้มันเหมือนเป็นการย้อนอดีต เทคโนโลยีนี้กลายเป็นเรื่องปกติในงานวิศวกรรม แต่ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง เทคโนโลยีนี้ยังคงมีปัจจัยที่น่าตื่นตาตื่นใจอยู่!”

เห็นได้ชัดว่าเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมยังคงมีอิทธิพลเหนือการก่อสร้าง อย่างไรก็ตาม ด้วยผู้เชี่ยวชาญด้านการสแกน 3 มิติ เช่น 4C ในกรณีนี้ ก็คงเป็นเพียงเรื่องของเวลาเท่านั้นก่อนที่การนำเสนอข้อมูล 3 มิติที่หลากหลายของ Artec จะสร้างช่องทางเฉพาะของตัวเองในการปรับปรุงอุตสาหกรรมให้ทันสมัย