Realidade Aumentada Aplicada a
Projetos de Engenharia Civil
Orientação: Alvaro Luiz Gayoso de Azeredo Coutinho
Candidato: Gabriel Aprigliano Fernandes
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Organização da Apresentação
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Introdução
Metodologia
Estudos Preliminares
A Solução RA
Estudo de Caso
Discussão/Conclusão
Continuidade
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Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil
INTRODUÇÃO
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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): 169-182.
** 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): 882-894.
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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
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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?
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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.
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Como funciona?
•
•
•
•
Capturar imagens do mundo real
Identificar padrões
Composição Real-Virtual
Devolver resultado ao usuário
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Exemplos de Realidade Aumentada
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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.
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Avanços Tecnológicos Relevantes
A Realidade Aumentada representa um passo
importante, podendo ainda sofrer inúmeras
mutações.
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Futuro de Interação e Visualização Móvel
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Trabalhos Correlatos
Visualization of construction graphics in outdoor augmented reality.
Behzadan, A. H. and V. R. Kamat, Simulation Winter Conference, 2005.
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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)
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Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil
METODOLOGIA
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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.
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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
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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.
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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)
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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:
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Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil
ESTUDOS PRELIMINARES SOBRE RA
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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.
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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
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Teste de Webcams
• Avaliar capacidade de captura de imagem
– Comportamento em condições adversas de luz
– Tempo de Resposta
– Resolução Disponíveis
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Testes de Estabilidade com Fiduciais
Posição Frontal
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Testes de Estabilidade com Fiduciais
Posição Lateral (45 Graus)
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Testes de Visibilidade/Impressão
• Por ser um sistema impresso, os fiduciais
precisam de boa densidade na impressão para
obter desempenho maximo:
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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.
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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.
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Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil
ELABORANDO A SOLUÇÃO RA PARA
O EXPERIMENTO
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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.
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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.
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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.
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Criando Fiduciais
• Criador de Símbolos e de Painéis:
– Desenhar os símbolos graficamente.
– Compor símbolos para formar PDI’s mais interessantes
e exclusivos.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil
ESTUDO DE CASO
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Material Utilizado
• Tabuleta Acer
• 12 Painéis Fiduciais
• Múltiplos elementos
auxiliares para montagem
e manutenção
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A Localização
• Mezanino do Prédio Labcog no Parque
Tecnológico da UFRJ
• 12 Pontos de Interesse previamente marcados
com respectivas atividades de MIM.
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O Experimento
Percorrer os 12 PDI’s executando as respectivas
atividades associadas a cada ponto.
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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
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Dados Coletados
• Tempo de conclusão do percurso
• Qualificação de múltiplos aspectos da solução
através de questionário
• Observações feitas durante o experimento
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Resultados
Para um total de 10 especialistas que concluíram o percurso.
Tempos de Percurso
Qualificações Médias
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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.
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Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil
DISCUSSÃO E CONCLUSÃO
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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.
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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?
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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.
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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.
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Agradecimentos
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Agradecimentos Gerais
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