Pár szó RÓLUNK

A GeoSLAM (R)EVOLÚCIÓJA:

A GeoSLAM története 1999-ben kezdődött. A Világ első 3D kézi szkennerével - a ZEB1 megoldással - 2013-ban jelentkezett. A két évtizedes technológiai fejlesztés és alapos tervezés kivételes mérőrendszerek megszületéséhez vezetett. 

2022-ben új fejezet nyílt a cég történetében, mikor a FARO® Technologies, Inc. bejelentette, hogy felvásárolja a GEOSLAM-et. Egy évre rá pedig megszületett egy új és egyben egyedülálló műszer: a FARO ORBIS

Magáról a SLAM technológiáról:

A kezdetek
A SLAM a Simultaneous Localization and Mapping (azaz az egyidejű helymeghatározás és térképezés) angol szavak kezdőbetűiből származik.
Maga a módszer a robotika ipar kezdeteihez vezethető vissza, az 1980-1990-es évekbe. A robotika mérnökeinek komoly fejtörést okozott ugyanis, hogy hogyan lehetne autonóm járműveket a gyárak csarnokaiban mozgatni úgy, hogy azok ne ütközzenek falba, oszlopokba, emberekbe vagy egymásnak. Beltéri helyszíneken a GPS-es helymeghatározásra nem volt lehetőség. Végül rájöttek, hogy a megoldás egy olyan digitális utasításkészlet, azaz algoritmus, mely egyidejűleg képes feltérképezni maga körül a teret és navigálni is abban. Így született meg a SLAM.

Hogyan működik a SLAM?
A mérőeszköz az érzékelőiből származó adatokból képet alkot környezetéről, illetve arról, hogy ő maga hol helyezkedik el benne. Ezek az érzékelők szolgáltathatnak vizuális adatokat (pl.: kameraképek), nem-vizuális mért adatokat (pl.: SZONÁR, RADAR, LiDAR adatok), illetve alapvető helyzetinformációkat (pl.: inerciális mérési egység, azaz IMU adatok).
A mérőeszköz ezen információk felhasználásával számítja ki a "legjobb becslést" saját helyzetére vonatkozóan a térben. Ebben való elmozdulásával, a mérőrendszerhez viszonyítva, minden egyéb környezeti tényező (fal, oszlop, egyéb objektum) mozogni fog, így ezeknek az új pozícióinformációknak segítségével a SLAM algoritmus automatikusan tovább tudja finomítani helyzeti becslését.
A SLAM lényegében egy iteratív számítási folyamat, melybe a mérőeszköz minél több iterációt tud bevonni, annál nagyobb megbízhatósággal tudja magát elhelyezni a térben.

SLAM variációk
Számos SLAM algoritmus létezik.
Van pl. az un. vizuális SLAM, mely elsősorban vizuális adatokat használ fő információforrásként.
Létezik a 2D SLAM, mely csak két tengely mentén történő elmozdulást vizsgál.
És persze, itt van a 3D SLAM.
A 2008-ban kifejlesztett erőteljes SLAM algoritmus, környezete pontos 3D felmérésre és térképezésére összpontosít már, nem pedig a fentiekben leírt autonóm navigációra.
Ez a forradalmian új algoritmus, egy piacvezető 3D lézertérképező hardverrel kombinálva, az első GeoSLAM megjelenését eredményezte. Ez a díjnyertes technológia képzi valamennyi eszközünk alapját.

A 3D GeoSLAM-ről
Láthattuk, hogy a SLAM kezdetben az autonóm navigációról szólt, illetve azt, hogy azóta számos SLAM algoritmust és iparági megközelítést különböztethetünk meg. Mi a SLAM technológiát a nagy pontosságú térképezésre optimalizáltuk.
Az első verziók a tájékozáshoz képeket alkalmaztak, ám a lézerszkenneléskor sokkal gyakrabban van szükség pozíciószámításra. Ezt a korlátot a folyamatos SLAM megoldás törte át. A söpréses módszeren alapuló SLAM-mel a szkennelési vonalak minden irányban vetülnek, így téve lehetővé a pontos digitális térképezést.
A korai GeoSLAM eszközök belső, részlet gazdag terek felmérésére lettek kifejlesztve, ám nem szerettük volna a megoldást csak beltéri feladatmegoldásokra korlátozni. Több ezer projekt végrehajtása során, számtalan különböző összetett munkakörnyezet térképezésének tapasztalataira alapozva finomítottuk, csiszolgattuk SLAM algoritmusunkat.
Partnereink és felhasználóink folyamatos visszajelzése nagy segítség volt számunkra a fejlesztésekben. Ezek alapján olyan bonyolult környezeti kérdéseket tudtunk megoldani, mint pl. az ismétlődő folyosók, sima falú alagutak, vagy a járókelőkkel teli felmérendő munkaterületek problémája. Ezek eredménye az az erőteljes, folyamatosan fejlődő GeoSLAM algoritmus, mely mostanra bel,- és külterületi környezetben is egyaránt alkalmazható és nagy pontosságú térképezést tesz lehetővé, GNSS pozicionálás nélkül.

Hogyan is működik a GeoSLAM SLAM-je?
A GeoSLAM valamennyi térképezési technológiájának, - a 2013-as ZEB-1-től (ami a Világ első SLAM-alapú mobil térképező rendszere volt), egészen a legújabb ZEB-HORIZON-ig - alapját a fejlett SLAM algoritmus képzi.
Műszereink LiDAR (Light Detection and Ranging, azaz fényérzékelés és távmérés) érzékelőket használnak, melyek többszörös lézerfény impulzusokat bocsátanak ki. Ez, az eszközkiépítéstől függően 43.000, vagy 300.000 impulzus lehet másodpercenként. Az emberi szem számára láthatatlan jelek visszaverődnek a környezetről és visszatérnek az érzékelőbe. Az egyes impulzus futásidejének mérésével kiszámítható a mért objektum és az érzékelő közötti távolság.
Az elmozdulás és pozíció nagy pontosságú becslésére ipari besorolású IMU-t alkalmazunk.
A műszer az IMU és a LiDAR szenzor adatait a SLAM algoritmusba továbbítja, mely folyamatosan térbeli un. trajectory-t (azaz bejárt útvonalat) számít. Ennek az útvonalnak mentén, a mérési pontok és a környező objektumokra mért távolságok ismeretében a műszer 3D pontfelhőt generál "maga köré". Továbbhaladva ez a folyamat ismétlődik, gyakorlatilag másodpercenként a szkennelés időtartama alatt. A mérőrendszer minden egyes új iterációval javítja az adatgyűjtés minőségét, illetve pontosítja saját helyzetét a térben, miközben a pontfelhő valós időben épül fel körülötte.
A 3D szkennelés megbízhatóságának növeléséhez a felhasználónak vissza kell térnie a mérés kezdőpontjába, amit "hurok zárásnak" hívunk. Ezzel jelentősen "megkönnyíthető" a környezeti adatok összekapcsolása a SLAM algoritmus számára, illetve elkerülhető az un. "sodródás" vagy "csúszás" kockázata, mely a mozgás közben végzett adatgyűjtésnél felléphet.

A SLAM használatának előnyei
A SLAM-et térben mozgó eszközök számára fejlesztették ki, azaz a SLAM alapú rendszerek eredendően mobil megoldások, melyek akkor a leghatékonyabbak ha folyamatos mozgásban vannak. A földrajzi adatgyűjtéssel foglalkozó szakágak számára ez egy hatalmas paradigmaváltást jelent.
A SLAM technológia megjelenésével a hagyományosnak mondható, álláspontról-álláspontra történő, műszerállványról történő nehézkes statikus mérési módszerek kiválthatók!
A SLAM mobil térképező rendszerek használata lehetővé teszi a gyors és egyszerű, séta közben történő adatgyűjtést a mérési környezetben, azonnali térképezéssel. Ezt a dinamikus megoldást összevetve a korábbi, nehézkes statikus módszerrel, egyértelműen kimagasló idő,- és költségmegtakarítás mutatható ki a SLAM javára. A kézi mobil térképező rendszerek drasztikusan csökkentik a terepi jelenlétet és akár tízszeres adatgyűjtési sebességnövekedést realizálhatnak.

A GPS technológia nem működik beltérben. Kültéri alkalmazásakor pedig a műholdas pozíció meghatározáshoz legalább négy műhold egyidejű követésére van szükség. Ez sokszor olyan szabadtéri munkaterületen is akadályokba ütközhet, mint erdős-lombos, vagy éppen sűrűn beépített városi környezet.
A SLAM alapú technológia nem igényel GPS jeleket a pozíció meghatározáshoz, így lényegében bárhol alkalmazható adatgyűjtési módszernek tekinthető. Lehetővé teszi nehezen elérhető, zárt helyszínek és részletek szkennelését, akár kézből, kiemelő rúdról, vagy akár drónra rögzítve.
A SLAM megoldás a terepi adatgyűjtés egy teljesen új aspektusát nyitja meg a korábban problematikusnak, időigényesnek vagy elérhetetlennek tűnő mérési helyszínek tekintetében.

Hol használható?
A SLAM technológia nagy előnye, hogy nincs szüksége GPS jelvételre a pozíció meghatározáshoz. Ez lehetővé teszi, hogy zárt térben, illetve olyan külső helyszíneken is alkalmazzuk, ahol az égboltra való kilátás korlátozott és így a műholdas helymeghatározás akadályokba ütközik.
A GeoSLAM mérőrendszerek nagy lehetőségeket nyitnak meg minden olyan, az épített környezetben történő adatgyűjtési alkalmazás számára, ahol fontos a gyorsaság, ahol rövid idő alatt van szükség nagy pontosságú 3D modellek előállítására.
Ilyen pl.: egy munkaterület gyors és folyamatos monitoringja, változásfigyelése; lakossági,- kereskedelmi,- és ipari létesítmények valós idejű felmérése, létesítmény menedzsmenthez; vagy felújítandó, átalakítandó, valamint bővítendő létesítmények átfogó helyszíni szkennelése, tervezéshez.
Egy építési területen nem elhanyagolható szempont a balesetvédelem, így könnyű belátni, hogy egy GeoSLAM mobil térképező rendszerrel végrehajtott dinamikus, ugyanakkor rövid ideig tartó adatgyűjtés mennyivel biztonságosabb, mint az egész napos terepi jelenlét.

Természetesen a SLAM megoldások alkalmazásának, nem csak az épített környezetben vannak előnyei.
Az első kézi szkennerünk, a ZEB-1 alkalmazásával pl. teljes barlangrendszer került feltérképezésre Dél-kelet Ausztráliában. E szerény kezdettől azóta már a GeoSLAM mérőrendszereket világszerte alkalmazzák barlangok, bányák, aknák és erdőségek felmérésére.
Szinte minden ágazatban vannak GeoSLAM felhasználók világszerte: építészet, geodézia, bányamérés, barlangászat, erdészet, építőipari kivitelezés, létesítménymenedzsment, bűnüldözés, stb.

A fejlesztések iránya
Az elmúlt évtizedek a gyors technológiai és üzleti növekedésről szóltak.
Természetesen, az egyre gyorsuló ütemű, innovációra éhes iparban és szakmai világban a fejlesztések nem lassulhatnak! Így a SLAM technológiának is folyamatosan fejlődnie kell. Tapasztalt matematikusaink és fejlesztő mérnökeink fáradhatatlanul dolgoznak az újabb SLAM megoldásokon, a terepi és irodai szolgáltatások és funkciók bővítésén.