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Realidade Aumentada Aplicada a Projetos de Engenharia Civil

Orientação: Alvaro Luiz Gayoso de Azeredo CoutinhoCandidato: Gabriel Aprigliano Fernandes

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Organização da Apresentação

• Introdução• Metodologia• Estudos Preliminares• A Solução RA• Estudo de Caso• Discussão/Conclusão• Continuidade

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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.

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* 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.

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 CorrelatosVisualization 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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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 campo17

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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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 ProtótipoA formatação final da solução vem de uma linha de experimentos com RA:

RA de Mesa

RA Remoto

RA Externo com Sensores23

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 FiduciaisPosição Frontal

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Testes de Estabilidade com FiduciaisPosição 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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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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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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AtividadesManutençãoVerificar Indicadores e ajustar caso necessário utilizando dados em RA

InspeçãoVerificar pontos marcados com RA e emitir um parecer sobre o estado atual dos itens observados

MontagemObservar 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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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 prepará-los 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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Documents

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