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Progetto

Il Progetto Tecnologico, nel seguito esposto, nelle sue caratteristiche essenziali, riguarda lo studio di un progetto di ricerca e sviluppo relativo a “Unmanned Vehicles and Virtual Facilities”, ovvero Mezzi Unmanned (senza equipaggio) e Sistemi Virtuali per il Cantiere Tecnologico dedicato a Infrastrutture Civili e Militari.

Il progetto consiste da un lato, nello sviluppo di un applicativo software, in grado di gestire ed elaborare, in modo rapido e preciso, dati nelle diverse fasi in cui si sviluppa un cantiere tecnologico.

Dall’altro nell’analisi, che consiste nella progettazione e sviluppo di soluzioni hardware e software inerenti il paradigma della realtà virtuale, realtà aumentata e mixed reality finalizzate all’addestramento e supporto operativo al personale, riguardanti operazioni complesse nel dominio del cantiere tecnologico.

I trend tecnologici su menzionati fortemente legati all’impiego di soluzioni ICT (Information and Communications Technology) sia hardware e software, costituiscono alcune delle principali linee strategiche di sviluppo dell’Industria 4.0 che quindi rendono il progetto in esame completamente in linea con gli obiettivi e le strategie di medio lungo periodo a livello mondiale. Per tale ragione, i sistemi ICT menzionati troveranno importante applicazione su qualsiasi prodotto industriale.

UNMANNED VEHICLES

Il progetto in itinere ha l’obbiettivo di utilizzare “Unmanned Vehicles” per realizzare un sistema tecnologico che possa sostituire/implementare le attività di rilievo, controllo e monitoraggio svolte nei cantieri.
Attraverso lo sviluppo di applicazioni hardware e software da installare a bordo dei veicoli unmanned aerei e terrestri è possibile acquisire in modo rapido e preciso, dati di fondamentale importanza nelle diverse fasi in cui si sviluppa un cantiere tecnologico.
È in fase di realizzazione una piattaforma software in grado di inglobare e automatizzare tutti i processi sotto descritti:

    • raccolta delle informazioni fornite dal produttore degli unmanned selezionati per l’applicazione del progetto presente;
    • definizione di innovative tecniche di rilievo tramite unmanned vehicles, che sostituiscano i metodi di rilievo tradizionale per l’acquisizione dei relativi dati (legati alle varie fasi di realizzazione delle opere infrastrutturali) e al fine di tecnologizzare le fasi di cantiere;
    • analisi ed elaborazione dei dati acquisiti dai rilievi per la generazione delle points cloud tramite pacchetto software basato sugli algoritmi inerenti la structure from motion;
    • sviluppo di applicativo software che consenta la georeferenziazione delle suddette points cloud e il passaggio tra vari Sistemi di Riferimento (globali e locali);
    • implementazione di sistemi software finalizzati al calcolo dei Movimenti Materia, tramite il confronto tra due nuvole di punti georeferenziate, acquisite in base alle lavorazioni ed alle esigenze cantieristiche e con diversi algoritmi per il calcolo;
    • studio di immagini satellitari tramite le innovative tecniche di analisi interferometrica per il monitoraggio delle fasce di rispetto nei Cantieri Infrastrutturali;
    • analisi di ulteriori processi sul cantiere che potrebbero beneficiare delle competenze maturate nell’ambito del progetto, tra cui, ad esempio, monitoraggio in fase di costruzione d’opera delle gallerie, rilievi as built e monitoraggio ambientale.

Le informazioni acquisite dai vari sensori producono un’elevata mole di dati che dovranno essere opportunamente archiviate su una o più piattaforme di storage, al fine di poter essere elaborati nel modo più efficiente possibile. A tal proposito si procederà alla realizzazione di moduli software aventi l’obiettivo di ottenere informazioni puntuali, dirette e non dedotte e in tempo reale.

VIRTUAL FACILITIES

Il progetto prevede anche lo sviluppo di Sistemi Virtuali (ad ampia applicazione), che si appoggiano sulla gestione di specifici dati e che, con l’ausilio dei principi della “Realtà Aumentata”, semplificano e rendono user friendly quei processi tecnici complessi, che spesso necessitano dell’intervento diretto e di tipo manuale di operatori specializzati.
Ambito Tecnologico VR (Virtual Reality): creare ambienti di addestramento funzionali e sufficientemente completi, riducendo sensibilmente tutti i fattori di rischio sia per operatori che per macchinari; velocizzare i processi di customizzazione e rilascio attraverso la possibilità di anticipare la fase di testing del prodotto/servizio, in quanto eventuali anomalie possono essere preventivamente intercettate prima del loro utilizzo vero e proprio.
Ambito Tecnologico AR (Augmented Reality): gestire informazioni/interazioni contestuali (audio-visive) per favorire un corretto intervento sul campo da parte degli operatori (eventualmente a mani libere) che possono così essere più efficaci, veloci, sicuri, riuscendo anche a gestire facilmente la reportistica e l’acquisizione di informazioni di ritorno.
La Realtà Virtuale si riferisce alla costruzione di spazi/suoni digitali, utilizzando strumenti hardware e software in grado di riprodurre luoghi verosimili o immaginari, che sono visti e vissuti dal soggetto fruitore attraverso un device. In questo caso, i sensi del fruitore rimangono in contatto con l’ambiente in cui si trova; gli spazi digitali sono visti e vissuti attraverso dispositivi (Oculus Rift) che lo separano dall’ambiente in cui si trova, trasportandolo in un’esperienza sensoriale (vista, udito e, in alcuni casi, anche tatto) completamente digitale.
La Realtà Aumentata si riferisce alla sovrapposizione di livelli informativi digitali a oggetti animati o inanimati, utilizzando la visualizzazione/riproduzione di informazioni e/o interazione vocale su cellulari e tablet oppure su visori HMD. Della Realtà Aumentata esistono, inoltre, diverse declinazioni, sulla base della maggiore o minore relazione tra il livello informativo digitale e l’oggetto.
L’obiettivo principale del progetto e quello di creare un ambiente il più simile possibile ad un contesto di lavoro reale, adeguando ed amalgamando le competenze tecniche necessarie per lo sviluppo di un prodotto utile alla formazione di personale qualificato (ambiti manutentivi, operativi, di controllo e monitoraggio, etc.) in tempistiche molto competitive rispetto a quanto perseguibile con le ordinarie procedure di training.
Le attività svolte hanno riguardato azioni inerenti sia l’individuazione di metodologie e tecnologie presenti sul mercato e nel panorama dei progetti di ricerca/comunità open source, che di una loro opportuna integrazione ed implementazione. L’obiettivo che tale OR si pone è quello di supportare gli ambiti di intervento per ciò che concerne il Virtual Training (basate sul paradigma della Virtual Reality) e Supporto alla Manutenzione (basata sul paradigma del Mixed Reality) con le soluzioni messe in campo.
Le linee di sviluppo riportate nel presente documento, sono inquadrate all’interno di un sistema IT più ampio che vede, in ultima analisi, la presenza di tecnologie quali DBMS e WEB per la fruizione dei risultati di addestramento o di supporto alla manutenzione come strumenti di analisi all’interno di un contesto produttivo aziendale, come ad esempio:
• Numero di ore destinate al training
• Percorsi formativi seguiti dal personale
• Esito delle sessioni di training
• Creazione dei percorsi di formazione
• Ore destinate alla manutenzione
• …
In virtù di tali considerazioni, le attività faranno riferimento a concetti architetturali quali back-end e front-end per cui sarà prevista l’adozione di opportune tecnologie e metodologie per la raccolta ed organizzazione dei dati, la loro fruizione web side e soprattutto le sessioni di Virtual ed Augmented Reality per l’addestramento e la manutenzione.
Ricordiamo infine come nella progettazione e sviluppo software il front end è la parte di un sistema software che gestisce l’interazione con l’utente o con sistemi esterni che producono dati di ingresso (es. interfaccia utente con un form), il back end è invece la parte che elabora i dati generati dal front end