Reconstrucción 3D Semántica para Modelado Volumétrico de Defectos en Sitios de Construcción
Autores: Katsatos, Dimitrios; Charalampous, Paschalis; Schmidt, Patrick; Kostavelis, Ioannis; Giakoumis, Dimitrios; Nalpantidis, Lazaros; Tzovaras, Dimitrios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Reconstrucción 3D Semántica para Modelado Volumétrico de Defectos en Sitios de Construcción
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Defectos de construcción
Sistemas robóticos
Autónomo
Tareas de reparación
Modelado 3D
Marco de software
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
La aparición de defectos de construcción en los edificios puede surgir de una variedad de factores, que van desde problemas durante las fases de diseño y construcción hasta problemas que se desarrollan con el tiempo en el ciclo de vida de un edificio. Estos defectos requieren reparaciones, a menudo en el contexto de una escasez significativa de mano de obra calificada. Además, dicho trabajo suele ser físicamente exigente y se realiza en entornos peligrosos. En consecuencia, la adopción de sistemas robóticos autónomos en la industria de la construcción se vuelve esencial, ya que pueden aliviar la escasez de mano de obra, promover la seguridad y mejorar la calidad y eficiencia de las tareas de reparación y mantenimiento. En este sentido, el presente estudio presenta un marco integral para la automatización de tareas de proyección de hormigón en casos donde se requieren acciones de construcción o reparación. El sistema propuesto puede escanear una escena de construcción utilizando una cámara de visión estereoscópica montada en una plataforma robótica, identificar regiones de defectos y reconstruir un modelo 3D de estas áreas. Además, calcula automáticamente los volúmenes 3D requeridos para ser construidos para tratar un defecto detectado. Para lograr todas las herramientas tecnológicas mencionadas, el marco de software desarrollado emplea módulos de segmentación semántica y reconstrucción 3D basados en YOLOv8m-seg, SiamMask, InfiniTAM y RTAB-Map, respectivamente. Además, las regiones 3D segmentadas son procesadas por el componente de modelado volumétrico, que determina la cantidad de concreto necesaria para llenar los defectos. Genera el modelo 3D exacto que puede reparar el defecto investigado. Finalmente, se evalúan la precisión y efectividad del pipeline propuesto en escenarios reales de sitios de construcción, con varillas de refuerzo como áreas defectuosas.
Descripción
La aparición de defectos de construcción en los edificios puede surgir de una variedad de factores, que van desde problemas durante las fases de diseño y construcción hasta problemas que se desarrollan con el tiempo en el ciclo de vida de un edificio. Estos defectos requieren reparaciones, a menudo en el contexto de una escasez significativa de mano de obra calificada. Además, dicho trabajo suele ser físicamente exigente y se realiza en entornos peligrosos. En consecuencia, la adopción de sistemas robóticos autónomos en la industria de la construcción se vuelve esencial, ya que pueden aliviar la escasez de mano de obra, promover la seguridad y mejorar la calidad y eficiencia de las tareas de reparación y mantenimiento. En este sentido, el presente estudio presenta un marco integral para la automatización de tareas de proyección de hormigón en casos donde se requieren acciones de construcción o reparación. El sistema propuesto puede escanear una escena de construcción utilizando una cámara de visión estereoscópica montada en una plataforma robótica, identificar regiones de defectos y reconstruir un modelo 3D de estas áreas. Además, calcula automáticamente los volúmenes 3D requeridos para ser construidos para tratar un defecto detectado. Para lograr todas las herramientas tecnológicas mencionadas, el marco de software desarrollado emplea módulos de segmentación semántica y reconstrucción 3D basados en YOLOv8m-seg, SiamMask, InfiniTAM y RTAB-Map, respectivamente. Además, las regiones 3D segmentadas son procesadas por el componente de modelado volumétrico, que determina la cantidad de concreto necesaria para llenar los defectos. Genera el modelo 3D exacto que puede reparar el defecto investigado. Finalmente, se evalúan la precisión y efectividad del pipeline propuesto en escenarios reales de sitios de construcción, con varillas de refuerzo como áreas defectuosas.