3D szkennelés közlekedési balesetek rekonstrukciójához: Hogyan használja az Origin Forensics az Artec Leo 3D szkennert
Az eredeti esettanulmányt írta: Matthew McMillion
Kihívás: Balesetek rekonstrukciójához és vizsgálatához 3D szkennelni az összetört járműveket. Hiánytalanul rögzíteni a karosszérián keletkezett károsodásokat. Színes, szubmilliméteres felbontású 3D modellek létrehozása részletes vizsgálatok, elemzések és dokumentáció céljából. Az eredményül kapott adatok és következtetések jogi eljárások és bírósági tárgyalások során használhatóak legyenek.
Megoldás: Artec Leo, Artec Studio
Eredmény: A járműszkennelések, amelyek korábban egy telepített lézerszkennerrel 3-4 órát vettek igénybe, hosszadalmas hardver-áthelyezéssel és szoftveres utófeldolgozással, most kevesebb mint egy óra alatt elvégezhetőek az Artec Leo professzionális, vezeték nélküli, kézi 3D szkennerrel, amely nagy felbontású geometriát és fotorealisztikus textúrákat nyújt a járművekről, beleértve az összes baleseti kár nyomát.
Videó: Hogyan használja az Origin Forensics az Artec Leót az összetört járművek átvizsgálására
Minden alkalommal, amikor a baleseti rekonstrukció szakértője, Jarrod Carter, Ph.D. egy összetört roncs mellé lép, egy történetet mesélő könyvet lát maga előtt: milyen gyorsan haladt az autó, amikor nekiütközött a hídnak? Hány másodperccel az ütközés előtt lépett a sofőr a fékre? Mindenki be volt-e kötve az autóban? És mennyire védte meg az autó biztonsági rendszere az utasokat?
Amikor Cartert és az Origin Forensics csapatát arra kérik, hogy segítsenek feltárni egy roncs mögötti történetet, számos adatot begyűjtenek, beleértve a drónfotókból és állványon lévő lézerszkennerekből készült 3D helyszínmodelleket, rendőrségi jelentéseket, a helyszínen készült fényképeket vagy videókat, megfigyelő kamera felvételeket, közlekedési lámpa kamera videókat, műszerfal kamera felvételeket és az eseményadat-rögzítő (EDR, azaz az autó “fekete doboza”) adatait.
Ezek a különféle források széles spektrumú részleteket kínálnak a balesetet megelőző másodpercektől kezdve, beleértve a fékhasználatot, a gázpedál alkalmazását, a kormánykerék szögét, az oldalirányú/hosszirányú gyorsulást, a gördülési sebességet, a motor fordulatszámát, a sebességváltó állásait és még sok mást.
Új eszközként a történetmesélő eszköztárukban megjelent az Artec Leo.
Az Origin az Artec Leo-t arra használja, hogy elmesélje az összetört járművek mögötti történetet. Tapasztalat alapján megállapították, hogy a Leo képes egy jármű külső vagy belső részéről valósághű digitális másolatot készíteni kevesebb mint egy óra alatt, lökhárítótól lökhárítóig, szubmilliméteres pontossággal.
Az Artec Studio szoftver képernyőképe, amelyen egy 2014-es Dodge Charger Leo szkenje látható
Korábban a balesetben összetört járművek digitális másolatainak elkészítésére állványra szerelt 3D lézerszkennert használtak. A szkennelési folyamat során többször át kellett helyezni a szkenner fizikai pozícióját a jármű körül több magasságban, belül és kívül, hogy a lehető legtöbb részletet rögzítsék.
És még az áthelyezésekkel együtt is, a részletek bár jelentősen jobbak voltak, mint a Carter által pályafutása kezdetén használt vízmérték és mérőszalag módszer, még mindig hiányoztak a meggyőző digitális másolat elkészítéséhez szükséges tulajdonságok. A tripod-alapú lézerszkennelő munkafolyamatával kapcsolatos másik jelentős probléma az idő volt.
Egy állványra szerelt szkennerrel végzett szkennelés több percet vesz igénybe, az áthelyezéssel nem is számolva. Egy jármű részletes szkennelése könnyen eltart egy óráig, és egyes esetekben akár két-három órát is.
A baleseti technikus, Kyle Rothwell egy összetört 2014-es Dodge Charger-t szkennel az Artec Leo-val (Spalding’s Auto Parts, Spokane Valley, WA-ban)
Rövid időkeret az egész jármű szkennelésére
Amikor Carter és csapata munkába kezd, általában négytől nyolc órás időablak áll rendelkezésükre egy jármű esetében és a szkennelés nem az egyetlen feladatuk. Ráadásul általánosságban úgy kezelik az autóval töltött idejüket, mintha az lenne az utolsó alkalom, hogy ők vagy bárki más láthatja azt. Tehát minden időmegtakarítás a szkennelés során további mozgásteret biztosít annak érdekében, hogy az ellenőrzés a lehető legteljesebb legyen.
“Ez (az idő kérdése) az egyik fő oka annak, hogy én mindig nyitott szemmel jártam egy jobb megoldás után, mint a telepített lézerszkennerünk. Sebességet és rugalmasságot kerestem, amit a Leo biztosít, főleg mivel nincsenek kábelek vagy csatlakoztatott számítógép, ami lelassítana. Már nem érzem úgy, hogy a többi ellenőrzést siettetnem kell, hogy elegendő időt biztosítsak a jármű 3D szkennelésére.” mondta Carter.
Jarrod Carter Ph.D., egy Dodge Minivan szkennelése Artec Leo-val (az Insurance Auto Auction-nál Puyallup, WA-ban)
„Mivel a jármű a munkánk középpontjában áll, fontos, hogy elegendő időt szánjunk a digitális ikertestvéréhez szükséges adatok gyűjtésére, még akkor is, ha ez korábban sokkal több időt vett igénybe, mint most. Most a Leo-val sokkal gyorsabban gyűjtjük az adatokat a jármű digitális ikertestvéréhez. Ráadásul a beépített érintőképernyőn azonal ellenőrizhetem a 3D háló minőségét, az éppen rögzített textúrát, hogy biztos legyek abban, hogy minden szükséges adatot megszereztem, mielőtt távoznék.” – mondta Carter.
„Ha valamelyik részletet elszalasztottam a járművön, vagy nem sikerült olyan részletgazdag felvételt készíteni egy területről, amilyet szerettem volna, könnyedén újra szkennelhetem az érdekes részt a szkennerrel. Ez nem olyan, mint a múltban, amikor állványra szerelt lézerszkennelőnkkel dolgoztunk, és csak akkor vettük észre, ha a textúra vagy a geometria kevésbé ideálisan került rögzítésre, amikor már visszatértünk az irodába és elkezdtük feldolgozni az adatokat. A Leo-val, amikor elhagyjuk a járművet, biztosak vagyunk benne, hogy minden rendben van.”
Szeretne hasonlóan inspiráló, hazai alkalmazási példákkal gazdagodni?
Vegyen részt a NEXT 3D additív gyártástechnológiai konferencián 2023. szeptember 12-én Budapesten!
A valósághű textúrák jelentősége
Ami a textúraadatokat illeti, Carter nagyra értékelte a Leo képességeit: „Amit nem vártunk a Leo-tól, az a textúrainformációk hűsége. A színek és felületi részletek fotorealisztikusnak tűnnek, vagy nagyon közel annak. És a textúra nem korlátozódik a pontfelhő egyes pontjaira, mint az állványra szerelt szkenner esetében.”
„Ehelyett a textúra betölti azokat a területeket, amelyek a pontok között vannak. Az űrkitöltés haszna akkor jelentkezik, amikor olyan szempontból vizsgáljuk a járművet, amelyre nem gondoltunk az ellenőrzés során. Most már nem vagyok korlátozva az ellenőrzés során készített fényképekre. Igény szerint előállíthatok olyan fényképeket, amelyek olyanok, mint az ellenőrzés során készített fényképek a jármű különböző aspektusairól.”
Carter folytatta: „A Leo-val nagyon pontos 3D szkeneket kapunk, amelyek több mint elegendő geometriai adatot szolgáltatnak bármilyen elemzéshez, amelyet el kell végeznünk. És ehhez hozzáadjuk a fotó textúrát, hogy valósághű legyen. Emlékszem, amikor először nagyítottam rá egy olyan jármű modelljére, amelyet a Leo-val rögzítettünk. Fantasztikus volt. Pontosan úgy nézett ki, mint a jármű, ami pont az, amit egy digitális ikertestvérnél szeretnénk. Korábban nem tudtunk ilyen magas hűségű modelleket létrehozni. Egyáltalán nem.”
Artec Studio képernyőkép a Dodge Minivan Leo szkenneléséről
Mióta elkezdték használni a Leo-t, Carter és csapata számára elvárás lett egy olyan digitális ikertestvér létrehozása, amely élethű a legapróbb részletekig. „Amikor leülünk, hogy átnézzük a Leo szkenneléseit az Artec Studio-ban, úgy érezzük magunkat, mintha pontosan ott lennénk a jármű mellett, ahogyan az ellenőrzés során is. Bármilyen perspektívából megvizsgálhatjuk a bizonyítékokat és rendkívül pontosan mérhetjük azokat.” – mondta Carter.
A járműsérülések vizsgálata az Artec Studio-ban
Carter elmagyarázta, hogyan használják a Leo adatokat: „Amikor összeállítjuk a sérült jármű szeknjét, összevetjük a sérült jármű bármely sérülés nélküli részét egy hasonló, sértetlen jármű 3D modelljével vagy szkennelt adatkészletével. A sérült és sértetlen járművek összehasonlítása lehetővé teszi számunkra a sérült jármű összenyomódásának mértékének megállapítását, amely aztán alapot ad az ütközési erők irányának és nagyságának meghatározásához, valamint az ütközés során elnyelt energia mennyiségének meghatározásához.”
„Az elnyelt energia és az ütközés sebességének változását (delta-V) becsülhetjük a többi bizonyíték alapján. Ezenkívül a sérült és sértetlen járművek összehasonlítását az ütközési elemzésünkkel együtt felhasználhatjuk más szakértők segítésére, akik megpróbálják megállapítani, hogyan sérültek meg az utasok, és még más szakértőknek, akik azt vizsgálják, vajon a jármű tervezése vagy gyártása valamilyen módon okozta vagy súlyosbította-e a sérüléseket.”
A 3D szkenneléstől a biomechanikai sérülés-analízisig
Az Origin Forensics a Leo által szolgáltatott adatokat biomechanikai sérülés-analízisre is felhasználja. Itt Carter és csapata az ütközés külső eseményeit összekapcsolják a járműben lévő utasokra vonatkozó eseményekkel. Az elemzés egyik kulcsaspektusa annak meghatározása, hogy az utasok hogyan érintkeztek a gépkocsi belső részeivel az ütközés pillanatától kezdődően.
Carter szavaival élve: „Összekapcsoljuk az utasok sérüléseit azokkal a gépkocsi utastérben található elemekkel, amelyek okozták őket, és megállapítjuk, hogy a biztonsági eszközök – mint például légzsákok, biztonsági övek vagy valami más, amit a sérülések enyhítésére terveztek – vajon megfelelően működtek-e. Elkerülhetők lettek volna-e a sérülések, ha valamit másképp terveztek vagy gyártottak volna? Az összes lehetséges forgatókönyvet elemezzük, az elejétől a végéig.”
Carter és Rothwell áttekintik a 2014-es Dodge Charger Leo szkennelési adatait az Artec Studio-ban
Az első konzultáció során ügyfeleivel személyesen vagy az interneten keresztül Carter megoszthatja a képernyőjét és megjelenítheti a Leo segítségével készített digitális ikert, kiemelve és magyarázva minden releváns részletet.
Az Artec Studio felület összehasonlítás funkciójával vizsgáljuk a Charger deformációs mintáit
Ahogy Carter elmagyarázta: “Az ilyen részletes 3D modell körbenavigálása értékes kiegészítést jelent a járműről készült 2D-s fényképekhez, amelyek a választott perspektívából rögzített időpillanatban készültek. Gyakran az ügyfél kíváncsi lesz a jármű egy adott részére és mi közvetlenül oda vezethetjük őket, és megmutathatjuk nekik, mintha a jármű mellett állnánk, vagy egy olyan fényképet néznénk, amely ebből a konkrét perspektívából készült.”
A Leo felvételek használata átfogó járműkár jelentésekhez
Az ügyfelekkel folytatott első konzultáció után előfordulhat, hogy írásos jelentést kell benyújtani vagy tanúvallomást kell tenni egy tárgyaláson. Olyan bemutatók, riportok létrehozása, amelyek segítik a jelentés olvasóját vagy az esküdtszék tagjait abban, hogy megértse a jármű, vagy járművek által elszenvedett károk jellegét és mértékét, gyakran elengedhetetlen részei a folyamatnak. A Leo szkennelésekkel létrehozott, átfogó 3D modellek biztosítják a meggyőző vizuális bizonyítékokhoz való hozzáférést.
A baleseti vizsgáló technikus, Kyle Rothwell, az Origin Forensics Leo-szakértője elmondta, hogyan dolgozza fel a Leo szkeneket az Artec Studio szoftverben: “A Leo felvételeinek importálása után először Globális Regisztrációt (Global Registration) futtatok a szkennelések csoportján, majd a csoportokon a Kilógó Elemek Eltávolítását (Outlier Removal), amelyeket ezután összeillesztek.”
Rothwell feldolgozza a 2014-es Dodge Charger Leo szkenneléseit
“Aztán eltávolítom a felesleges geometriai adatokat, mint például az üvegdarabokat, a piszkot, az aszfaltot stb. Miután a nyers adatokat regisztráltam, összeillesztettem és megtisztítottam, beállítom a szkenneléseket, hogy a talaj síkját megadjam és elforgatom az objektumot úgy, hogy a jobb oldali nézet a jármű jobb oldalával legyen egyenlő.”
Rothwell folytatta: “Ezután futtatok egy Éles Fúziót (Sharp Fusion), majd egy Gyors Háló Simplifikációt (Fast Mesh Simplification). Egy jármű esetében a háló mérete mintegy 2 millió és 5 millió háromszög körül van, amely megfelel az igényeinknek. Innen továbbá a textúra információkat alkalmazom az exportáláshoz, és kiválasztom a csökkentett fényvisszaverést. Általában 8K-s textúra térképet használok a kisebb részletek megőrzéséhez. Ezután a modell exportálásra kész, általában .OBJ formátumban .PNG textúrával.”
3D digitális ikrek a járművekről: még jobb, mint az eredeti
Bár a Carter és csapata által kezelt ügyek többsége peren kívül rendeződik vagy elutasításra kerül, és ezért soha nem kerül bírósági tárgyalásra, ha mégis, a Leo lehetővé tette számukra azt, amiről mindig is álmodtak: egy valósághű, virtuális járművet helyeznek a zsűri elé.
“Még annál is jobb, mintha magával a járművel szemtől szemben állnék, mivel a digitális ikerre nagyíthatok, elforgathatom úgy, ahogyan szeretném, és bármelyik részét a sérülésnek bármilyen szögből vagy nagyításban megmutathatom mindenkinek. És mindezt azonnal azonnal a baleset után, és pontosan az általam az ellenőrzés során látottakat tükrözi.” – mondta Carter.
Az ellenőrzés előkészítése az Artec Studio-ban: a Charger szkennelésének összeillesztése egy azonos jármű minta 3D modelljével
“A nem túl távoli jövőben” – Carter utalt rá – “lehet, hogy általános lesz, hogy az esküdteknek saját monitoruk lesz vagy VR szemüveget viselnek, amikor ilyen bizonyítétkokat mutatnak be, ami a Leo szkennelési adatainak hatását még felejthetetlenebbé tenné. Vezetett túrát tehetnénk körbe vagy a jármű belsejében, igény szerint felhívva a figyelmet a kulcsfontosságú elemekre.”
“A múltban magát az autót kellett a bíróságra vinnünk, és az esküdteket kivinnünk, hogy megnézzék, ami drága művelet és nincs garancia arra, hogy a bíróság egyáltalán engedélyezi. A Leo-nkból származó adatokkal most elhozhatjuk az autót a tárgyalóterembe és hagyhatjuk, hogy a zsűritagok virtuálisan körbejárják.”
Az Artec Studio felületi eltérés vizsgálatának felhasználása a tört Charger sérülésének vizuális ellenőrzésére
Tehát mi vezette Cartert az Artec Leo nyomára? Amikor az interneten kereste és összehasonlította a piacon elérhető összes kézi 3D szkennerrel, Carter rátalált az Artec nagykövet, a Digitize Designs YouTube csatornájára. Innen lépett kapcsolatba Bo Helmrich-cel, a cég 3D szkenner szakértőjével, aki bemutatta neki az Artec Leo-t elküldve a szkennelési folyamatról és egy járműszkennelésből származó példaadatokat tartalmazó videókat.
Hogy bemutassák, mennyire hatékonyan felel meg a Leo az igényeiknek, a bemutató során Helmrich az egész Toyota Highlander külső részét beszkennelte a Leóval, ami összesen 32 percet vett igénybe. 90 perccel később a szkennelések feldolgozásra kerültek és készen álltak a használatra. Carter így emlékezett első benyomásaira a kapott 3D modellről:
„Egyszerűen lenyűgözött a geometriai részletesség, valamint a textúrák, mert ezek rendkívül fontosak a munkánkban. Most, ha az alapul szolgáló 3D adatok minősége nem lenne ilyen magas, a textúrák közel sem lennének ilyen hatékonyak. Mivel mind a textúrák, mind a 3D adatok egymást helyezik kontextusba.”
Carter tovább magyarázta: „Ha bármilyen okból a poligon háló el van rontva, torzult vagy meghajlott, még a legkevésbé sem, semmilyen lenyűgöző textúra nem fogja megmenteni azt. Szerencsére a Leo mindkét kategóriában kiváló eredményeket nyújt. Akkor láttuk és ma is látjuk minden egyes projektben, amelyben használjuk.”
A Leo használatának elsajátítása, a kicsomagolástól a szkennelésig néhány perc alatt
Miután megvásárolták a Leo-t, Carter és csapata távolról kapott képzést a szkenner és az Artec Studio szoftver használatára. Rothwell megosztotta tapasztalatait erről: „A Leo használatának elsajátítása kisebb tárgyakon, mint például egy Pelican bőröndön, öröm volt. A Leo közvetlenül a dobozból kivéve kész volt a bevetésre és néhány perc alatt részletes modelleket hozott létre. A nagyobb tárgyak szkennelése eleinte kicsit nehezebb volt, ezért más megközelítést találtam.”
Elmondta: „Megtanultam, hogy a legjobban úgy működik, ha a projektet kisebb részekre bontom, ami azt jelenti, hogy minden járművet részenként szkennelek, majd egyenként töltöm be a részleteket az Artec Studio-ba. Így minden alkalommal következetes és pontos eredményeket kapunk.”
Amikor arról kérdezték, hogy a Leo milyen változást ért el a munkájukban, Rothwell azt mondta: „Amikor arra gondolok, hogyan szkenneltünk a Leo előtt, valójában nincs összehasonlítási alap.”
A törvényszéki technikus, Kyle Rothwell, Artec Leo-val szkennel egy járművet
Folytatta: “A Leo egészen más szinten van. Működés szempontjából az az azonnali visszajelzés, amit a szkennelés során kapunk (valós idejű áttekintés), a finom részletek rögzítésének képessége és a színes textúrainformációk minősége az, ami a Leo eszközt számunkra igazán kiemeli.”
Mérnöki hátterüknek és a balesetekrekonstrukcióban szerzett tapasztalataiknak köszönhetően Cartert és csapatát rendszeresen hívják olyan balesetekhez, amelyeknél a fizikai alapelvek mélyreható megértése szükséges. Emellett gyakran kiterjesztik elemzéseiket a jármű utasai által elszenvedett sérülések értékelésére is.
Ezért fordulnak rendszeresen az Origin Forensics-hez olyan nagy nevek, mint a Chrysler, a Ford Motors, a Honda, a Jeep, a Nissan, a Progressive, a Safeco, a Toyota és más vállalatok, valamint ügynökségek az Egyesült Államokban. Alapos vizsgálatuk, részletes jelentéseik és őszinte konzultációik visszahozzák a meglévő ügyfeleket és gyakran ajánlják őket új ügyfeleknek.
Az Origin Forensics vezető mottója a “Veritas, Fidelitas, Claritas” (Igazság, Hűség, Világosság). Mottójuk meghatározza küldetésüket, amely az igazság felfedezése, miközben hűen képviselik a bizonyítékokat a legújabb és legjobb technológiák segítségével, majd ügyfeleknek, bíráknak és esküdteknek a lehető legátláthatóbban bemutatják eredményeiket.
Carter elmagyarázta, miért nélkülözhetetlen a Leo a küldetésük számára: “Szeretném átlépni a határokat a baleseti helyszínelés területén, és ez azt követeli meg tőlem, hogy mindig a legjobb technológiák után kutassak, hogy kivételes szolgáltatásokat és megoldásokat tudjunk nyújtani ügyfeleinknek. Ezért választottam az Artec Leo-t. Olyan előnyt biztosít nekünk, amelyet semmi más a piacon nem kínál.”
Találja meg az Ön vállalkozása számára legnagyobb értéket biztosító 3D nyomtatót!
Forduljon a FreeDee szakértő csapatához! Próbálja ki, nézze meg az 3D nyomtatókat a FreeDee irodájában, kérjen tőlünk mintát vagy tesztelje saját modellel ezeket a világszerte népszerű berendezéseket!