Conheça o futuro da visualização e mapeamento de sons

Por Richard Adams • 21 fevereiro 2018

A incerteza que se encontra abaixo da superfície do mar fornece uma série de indústrias com desafios incríveis ao realizar seus negócios diários. Desde a instalação e inspeção de estruturas offshore, até a defesa de nossos portos e a construção de ativos nacionais de geração de energia, todas as indústrias submarinas estão atormentadas com um conjunto dinâmico de problemas que devem abordar. A tecnologia padrão da indústria que é utilizada para inspeção subaquática é o sonar multi-sonho que foi introduzido no mercado há cerca de 20 anos. O multi-feixe no ponto de sua introdução ao mercado foi revolucionário porque poderia gerar imagens mais claras do ambiente subaquático do que a tecnologia de pré-cursor, o único feixe. No entanto, o multi-feixe tem limitações, pois suas saídas requerem processamento posterior para renderizar imagens 3D úteis da área que está sendo inspecionada e não pode imagem objetos em movimento. Muitas aplicações submarinas requerem tecnologia que pode facilitar a tomada de decisões em 3D em tempo real de operações estáticas e dinâmicas.

A Coda Octopus Products Ltd. reconheceu este requisito de mercado e esteve na vanguarda das operações de pesquisa marítima há quase 25 anos. A empresa começou como o primeiro pioneiro da aquisição e processamento digital para pesquisa geofísica, e esta inovação e ênfase na pesquisa e desenvolvimento (P & D) caracterizou a empresa desde então. A Coda Octopus continuou a liderar o mercado de aquisição e processamento geofísico com suas gamas de produtos GeoSurvey, DA e Survey Engine. Além disso, desenvolveu uma gama única de sistemas de sonar volumétrico 3D em tempo real patenteados comercializados sob o nome comercial da Echoscope e são líderes em visualização em 3D em tempo real submarino. Esta tecnologia de primeiro nível permite ao usuário gerar uma imagem em 3D em tempo real do ambiente subaquático, independentemente de condições de visibilidade baixas ou nulas prevalecerem e foram utilizadas com sucesso em uma ampla variedade de projetos e operações submarinas complexas em todo o mundo, inclusive em petróleo e gás Aplicações, construção de quebra-mares, colocações de ativos e aterrissagens, segurança portuária e portuária, aplicações de defesa, mineração e mergulho. Nossas gamas de produtos 3D e geofísicos em tempo real são complementadas por sistemas de navegação inercial auxiliados por GNSS. A série F180 tem um histórico comprovado na indústria de pesquisa marítima para precisão e confiabilidade e é um recurso preferido encontrado em embarcações de pesquisa em todo o mundo.

Nossa terceira geração existente de produtos de sonar 3D em tempo real inclui o Echoscope padrão, o Echoscope e o Echoscope C500. Todas estas variantes têm uma classificação de profundidade padrão de 600 metros e podem ser fornecidas com classificações de 3.000 metros; Nós também temos a capacidade de levar estes até 6.000 metros, mediante solicitação. Continuamos a inovar e desenvolver novos produtos de aplicativos dentro da arena de sonar 3D em tempo real. Conduzido por muitos anos de experiência no mercado submarino, juntamente com o feedback de nossos clientes e direcionado pelo nosso departamento de P & D, nunca ficamos parados. Todos os nossos sonares 3D em tempo real usam uma tecnologia proprietária e permanecem o único verdadeiro sonar de imagem 3D em tempo real, transmitindo um grande impulso volumétrico de energia sonora que gera tipicamente mais de 16.000 feixes para cada transmissão acústica ou "ping".

Hemos dado passos significativos na inovação da nossa quarta geração (4G) desses produtos e a empresa está lançando o novo sonar Echoscope4G Surface em janeiro de 2018.

A superfície Echoscope4G reimagined, reengineered e reembalada vem em um novo fator de forma e é 50 por cento mais leve, 40 por cento menor e atrai 30 por cento menos poder do que a tecnologia de terceira geração (3G). Após o feedback de nossos clientes e uma compreensão clara das principais aplicações e ambientes em que usam nossa tecnologia exclusiva - a superfície entra em um novo espaço de mercado distinto para a operação do sistema de águas rasas. Nosso produto de entrada Echoscope padrão é de 600 m, tornando-o em casa em ROV, AUVs e embarcações. Ao desenvolver a superfície Echoscope4G, focalizamos especificamente as necessidades operacionais de águas rasas e conseguimos reduzir drasticamente as características do tamanho da chave, peso e potência (SWaP) do sistema. Este novo produto de superfície foi projetado para operações subaquáticas que não excedem 20m de profundidade de água. A nova superfície também é mais uma aplicação plug-and-play, pois requer menos ajuste do que o nosso Echoscópio existente.

Os benefícios da superfície para aplicações de águas rasas e pequenas operações da plataforma são enormes, tudo sem comprometer a fidelidade e desempenho ou capacidade da imagem. O Echoscope4G Surface gera imagens 3D verdadeiras e mapeamento como o Echoscope maior.

Tecnologia

A tecnologia Echoscope desenvolveu-se de forma que oferece aplicações, versatilidades e performances sem igual. Isso inclui a imagem simultânea e o mapeamento e geração de mosaicos de classificação de pesquisa e batimetria de áreas submarinas sem qualquer pós-processamento e visualização de objetos estáticos e em movimento. Com a recente introdução do nosso modelo e capacidade XD - agora fornecemos mapeamento volumétrico de largura larga além da imagem de câmera 3D em tempo real e inspeção em tempo real em 3D de alta resolução para a qual somos amplamente aclamados.

Essa capacidade única oferece aos usuários muitos benefícios, incluindo "olhos" debaixo d'água, onde a visibilidade da água é fraca, a capacidade de visualizar em objetos 3D em movimento, o controle tão preciso das operações dinâmicas é possível, a capacidade de visualizar instantaneamente estruturas complexas e a capacidade de gerar grau de pesquisa dados batimétricos sem pós-processamento.

A gama Echoscope de sonares usa técnicas proprietárias para transmitir e receber um grande pulso volumétrico de energia sonora até 12 vezes por segundo. Este pulso volumétrico que é tipicamente 50 × x 50⁰ a 375kHz é posteriormente detectado pela matriz de recebimento, que segmentos cada retorno em mais de 16.000 sondagens para cada ping. Esta densidade de dados excepcionalmente elevada na coluna de água permite que o software USE revele instantaneamente uma imagem 3D no PC ou laptop superior.

Além da visualização 3D em tempo real de objetos estáticos, o pulso volumétrico gera um grande campo de visão (FoV) que permite que qualquer objeto em movimento dentro do FoV seja constantemente visível. Isso permanecerá verdadeiro mesmo em águas onde a visibilidade é baixa, evitando o uso de câmeras submarinas. Além disso, o ângulo do feixe volumétrico permite a geração aprimorada de objetos e estruturas complexas para serem geradas rapidamente, com um sombreamento acústico significativamente menor em comparação com uma configuração multi-padrão e sem qualquer pós-processamento. A imagem abaixo é de um navio que carrega o cais no porto de Tianjin na China, e foi capturada usando um Echoscope XD, usado em conjunto com nosso sistema F185 GPS e Motion de 1 caixa. As imagens abaixo foram geradas em uma única passagem da embarcação, sem qualquer pós-processamento dos dados exigidos e detalhes significativos em torno das pilhas são claramente visíveis.

A gama patenteada Echoscope de sonares em tempo real é mais do que ferramentas de visualização, pois permitem a captura de dados de qualidade hidrográfica em tempo real a partir do mesmo sensor. Isso permite que um operador use o sonar para uma infinidade de propósitos, como a visualização de um recurso valioso, conforme ele é colocado com precisão no fundo do mar e, em seguida, usando esses dados para fornecer a pesquisa construída ou conforme.

O intervalo de sonares 3D em tempo real agora é diferenciado pela classificação de profundidade, frequências e resolução disponíveis. O sistema de alto desempenho, o Echoscope XD, é fornecido com um projetor de grande angular de 90 × x 44,3kk e um projetor multi-frequência de 55 x 55,3 a 20 × x 20, oferecendo oito configurações de freqüência diferentes de 340 a 700 kHz. Este sistema oferece ao operador a mais ampla gama de flexibilidade com uma ampla gama de freqüências, ângulos de abertura e resolução disponível para mapeamento, visualização e topografia de grande angular. O Echoscope Padrão pode ser fornecido em uma configuração de freqüência múltipla ou múltipla, e o compacto C500 em uma configuração de dupla freqüência de menor resolução.

A nova superfície Echoscope4G está disponível em modelos de freqüência simples, dupla e tripla, oferecendo combinações únicas de freqüência a 240, 375 e 630 kHz e ângulos de abertura de 90 × x 44, 50 × x 50 a 24 x 24 x. Essa combinação de freqüências e ângulos de abertura dá ao novo Echoscope4G Surface um conjunto exclusivo de recursos que podem ser implantados em uma variedade de operações e tarefas. O novo Echoscope4G Surface apresenta a nossa mais recente tecnologia de processamento de sinal, que altera a forma como o software processa os dados, tornando o sistema mais intuitivo e mais simples do que nunca para operar, tornando-o mais um sistema "plug and play".

A gama de sonares 3D em tempo real é complementada pelas diferentes aplicações de software. O software padrão USE funcionará com todos os nossos sistemas de sonar. O USO oferece recursos adicionais para aprimorar as operações, incluindo a capacidade de inserir modelos georreferenciados para aprimorar e aumentar visualmente os dados do sonar acústico, a capacidade operar com e sem posição de GNSS e dados de movimento e a capacidade de exportar dados de nuvem de ponto bruto ou binário para processamento em software hidrográfico de terceiros.

Desenvolvemos ainda mais o nosso software de visualização de propriedade para agregar a capacidade de rastrear alvos para o mercado de construção do quebra-mar e nosso software CMS de construção específica. Este software exclusivo permite tanto a visualização de grandes blocos de concreto quanto eles são colocados na água, e também rastreia e sobrepõe automaticamente um modelo 3D do bloco para auxiliar o operador na colocação precisa do bloco. Nosso software também registra a posição x, y, z, e a orientação de cada bloco, construindo um modelo 3D do quebra-mar construído. A versatilidade da combinação sonar / hardware foi ainda demonstrada por nossos clientes usando o mesmo Echoscope usado para a visualização da instalação, sendo usado para realizar o levantamento completo, um método que agora foi aceito e validado pelo consultores de design de blocos.

Projetos e Aplicações

Com a capacidade de visualizar e mapear objetos de imagem e imagem em 3D sob a água em condições de visibilidade baixa ou zero, nossa gama de sonares tem um grande e importante número de diferentes mercados e aplicações em todo o mundo. Um dos nossos principais mercados tem sido a construção submarina, seja através de imagens e pesquisa de obras de dragagem e construção, projetos de petróleo e gás ROV para instalação de infraestrutura chave, até a instalação de estruturas, incluindo a construção de quebra-mares. A capacidade de "ver" o que está acontecendo sob a água pode melhorar significativamente a eficiência da operação, permitindo que os operadores aumentem a velocidade ea segurança do processo.

A nova Echoscope4G Surface foi projetada com este tipo de projeto de construção de águas rasas em mente, oferecendo uma rota econômica para a entrega desses tipos de projetos. O novo sistema de superfície pode ser usado com nossos pacotes de software proprietários, USO e CMS, oferecendo opções de implantação em guindastes, barcaças ou embarcações para imagens e mapas de quebra-mares, pontes costeiras, pilares e estruturas complexas, fornecendo avaliação em tempo real. precisão da colocação de ativos, qualquer dano à estrutura e os efeitos de qualquer condição ambiental, como scour.

Vários de nossos clientes registraram ganhos significativos de produtividade ao usar tecnologia 3D em tempo real incluída em projetos de energia eólica offshore. Estes incluíram recentes projetos de instalação por cabo, como a instalação de inter-matriz do Race Bank com o DeepOcean. Neste projeto, a saída em 3D em tempo real foi inestimável ao poder tanto a imagem do cabo de alimentação como foi colocada para garantir que nenhuma das propriedades vitais do cabo fosse excedida e, além disso, gravar a posição como colocada do cabo no fundo do mar como o cabo foi instalado. Isso eliminou qualquer requisito para uma pesquisa subseqüente de múltiplos feixes do cabo e a posição registrada como colocada foi então utilizada pela equipe de trincheiras para guiar as operações de trincheiras de cabo. A capacidade de visualizar o que estava acontecendo sob a água, independentemente da fraca visibilidade da água, reduziu a dependência de ROVs para suportar o projeto e o número de tarefas realizadas pelo sistema 3D em tempo real aumentou rapidamente à medida que o projeto progrediu.

Nossos clientes de quebra-mares, como SGTM-STFA e Van Oord, também relataram sucesso significativo no projeto usando o Echoscope. Isso incluiu a operação de Van Oord no projeto Kuwait National Petroleum Company para construir um porto e um quebra-mares. O quebra-maria foi blindado com 24.000 blocos de concreto Core-LocTM e o sonar 3D em tempo real do Echoscope foi montado na escavadeira de instalação para fornecer imagem de cada bloco. As taxas de produtividade de até 200 blocos por dia foram posteriormente relatadas por Van Oord.

No projeto Port of Safi, o operador SGTM-STFA instalou três sistemas Echoscope separados em gruas de rastreio de fio e, removendo o requisito de usar mergulhadores para monitorar os blocos debaixo da água, conseguiram trabalhar turnos 24 horas, triplicando assim a taxa de produtividade no site.

Desenvolvimentos futuros

O lançamento da nova Echoscope4G Surface é um marco importante para o Coda Octopus e continuamos a inovar nossos produtos com o objetivo de padronizar soluções 3D em tempo real no mercado submarino - para várias aplicações e diferentes preços. O pulso volumétrico exclusivo, o VB e o volume de dados gerados por esta tecnologia única tornam-se bem adaptados à operação autônoma, incluindo avaliação autônoma e identificação e classificação de objetos desconhecidos exigidos por veículos autônomos subaquáticos e de superfície.

O mundo da engenharia submarina sempre será desafiador, mas com a abordagem correta, equipamentos e capacidade de visualizar as operações em tempo real e 3D, os desafios podem ser gerenciados e reduzidos a níveis aceitáveis. Como líder em imagens e mapeamentos acústicos em 3D em tempo real, a nova superfície Echoscope4G é um exemplo de como o Coda Octopus continuará a inovar e desenvolver hardware e software para continuar a liderar as operações de pesquisa e engenharia submarinas.

O autor

Richard Adams se juntou à Coda Octopus Products Ltd. em 2014 e agora é o diretor de vendas e cuida dos mercados europeu, africano e asiático.

(Conforme publicado na edição de janeiro / fevereiro de 2018 do Marine Technology Reporter )