Focus Sphere

PROJEKT REALIZOWANY W RAMACH GRANTU REKTORSKIEGO AGH W 2016 r.

Fotogrametria jest nauką zajmującą się badaniem geometrii obiektów na podstawie zdjęć fotograficznych. Dzięki wykorzystaniu wielu zdjęć możliwe jest wygenerowanie chmury punktów reprezentującej obiekt. Ten sposób inwentaryzacji kształtu i rozmiarów przedmiotów znajduje szerokie zastosowanie w wielu gałęziach techniki, przemysłu i nauki.

Celem grantu jest zaprojektowanie i wykonanie zautomatyzowanej platformy fotogrametrycznej pozwalającej na wykonywanie skierowanych zdjęć, równomiernie pokrywających badany przedmiot. Pozyskane zdjęcia posłużą wykonywaniu trójwymiarowych modeli obiektów mało gabarytowych. Dodatkowo projekt zakłada zintegrowanie konstrukcji z oprogramowaniem fotogrametrycznym w celu stworzenia kompletnego i funkcjonalnego narzędzia pomiarowego.

Podstawę konstrukcji będzie stanowiła rama, po której poruszać się będzie kamera fotogrametryczna fotografująca badany obiekt. Umożliwi to pozyskiwanie zdjęć z dokładnie zaprogramowanych przez użytkownika miejsc wokół przedmiotu badań. Znajomość położenia aparatu, jego zwrotu i kierunku ma kluczowe znaczenie dla dokładności uzyskanego modelu. W projekcie grantowym planowane jest również wykonanie systemu napędzającego prowadnice, po których będzie poruszał się aparat. Dzięki nim możliwe będzie automatyczne przemieszczanie się konstrukcji wykonującej zadanie zdefiniowane przez użytkownika. Wykorzystane zostaną silniki elektryczne oraz moduły oprogramowania pozwalające na sterowanie nimi. Kolejną częścią maszyny będzie kamera fotograficzna pozwalająca na uzyskiwanie zdjęć o wysokiej rozdzielczości. Planowane jest takie dobranie parametrów optycznych układu, aby zapewniały najlepszą jakość pozyskiwanych obrazów i współgrały z geometrią całej platformy. Dodatkowo migawka aparatu będzie synchronizowana z serwomotorami. System oświetlenia będzie zawierał elementy zapewniające optymalne warunki fotograficzne. Planowane jest zamontowanie wydajnych lamp i urządzeń modulujących oświetlenie, które zapewnią jednorodne światło padające ze wszystkich stron. Dzięki temu zniwelowane zostaną przesłonięcia związane zacienieniami elementów obiektu. Jednolite światło zmniejszy też trudności w połączeniu zdjęć.

W ramach pracy poruszone zostaną również zagadnienia związane z obróbką danych fotograficznych. Wykorzystane będzie oprogramowanie umożliwiające wykonywanie zobrazowań 3D badanych obiektów. Poruszone zostanie także zagadnienie eksportu gotowych modeli do popularnych formatów plików zawierających chmury punktów, modele trójwymiarowe lub rysunki CAD.

Wykonawcami projektu są studenci kierunku Geodezja i Kartografia należący do Koła Naukowego Geodetów Dahlta. Przewidywany potencjał dydaktyczny projektu jest bardzo duży ze względu na zaangażowanie do systemu rozwiązań z wielu pokrewnych dziedzin techniki. W ramach projektu studenci zamierzają samodzielnie zaprojektować elementy konstrukcyjne platformy, połączyć je, zaprogramować system kontroli ruchu aparatu oraz stworzyć oprogramowanie do obróbki uzyskanych w wyniku pomiaru materiałów fotograficznych. Planowany jest także szereg prelekcji i szkoleń z używania systemu i rozwiązań w nim zastosowanych.

Celem projektu jest dostarczenie funkcjonalnego rozwiązania do wykonywania inwentaryzacji trójwymiarowej obiektów o wysokich standardach dokładnościowych. System jest innowacyjnym narzędziem dla praktycznie nieograniczonej liczby beneficjentów. FocusSphere pozwoli na przeprowadzanie badań na Wydziale Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska. Umożliwi dalsze dopracowywanie oprogramowania i wykonywania badań już istniejących rozwiązań cyfrowych. Równie istotne jest zastosowanie platformy przez przedsiębiorstwa produkcyjne. Egzemplarz produktu z każdej serii może być przebadany pod względem zgodności z projektem. System dostarczy szczegółowej informacji o nawet najdrobniejszej zmianie geometrii obiektu. Ponadto ciekawe jest zastosowanie urządzenia do wspierania archeologii lub muzealnictwa. Dziedzictwa kultury, zabytki i dzieła sztuki będzie można bez przeszkód analizować na ekranie komputera, pozyskując informacje dzięki nieinwazyjnym metodom fotogrametrycznym. Gałęziami gospodarki, które również skorzystają na systemie są handel i marketing. Stosunkowo niewielki koszt urządzenia stworzy możliwość wykorzystania go przez sprzedawców, pozwalając im na prezentację modelu 3D oferowanych produktów. Tym samym - mamy nadzieję - umożliwi sprzedaż internetową na większą skalę i spowoduje wzrost satysfakcji klientów.