視覚化とマッピングソナーの未来を見る

リチャード・アダムス • 21 2月 2018

海面下にある不確実さは、日常業務を行う際に数多くの課題を抱えています。オフショア構造の設置と検査、港の防衛、国家発電資産の建設から、すべての海底産業は、取り組まなければならないダイナミックな問題に悩まされています。水中検査に利用される業界標準の技術は、20年ほど前に市場に導入されたマルチビームソナーです。市場導入時のマルチビームは、プリカーソル技術であるシングルビームよりも水中環境のイメージをより鮮明にすることができ、革命的でした。しかしながら、マルチビームは、その出力が、検査されている領域の有用な3D画像をレンダリングするために後処理を必要とし、動く物体を撮像することができないので、限界がある。多くの海底アプリケーションには、静的操作と動的操作のリアルタイム3D意思決定を容易にする技術が必要です。

コーダ・オクトパス・プロダクツ・リミテッドは、この市場要件を認識し、25年近くにわたって海洋調査業務の最前線に立っています。同社は、地球物理探査のためのデジタル取得と処理の最初のパイオニアとしてスタートしました。この革新と研究開発（R＆D）に重点を置いて以来、同社はそれを特徴づけてきました。 Coda Octopusは、GeoSurvey、DAおよびSurvey Engineの製品群を使用して、地球物理学的な取得および処理市場を引き続きリードしてきました。さらに、Echoscopeというブランド名で販売されている特許取得済みのリアルタイム3Dボリュメトリックソナーシステムの独自の範囲を開発し、リアルタイム3D視覚化海底のリーダーでもあります。この世界初の技術により、可視性の低い状態またはゼロ状態が優先され、石油およびガスを含む世界各地のさまざまな複合海底プロジェクトおよび操業にうまく使用された場合でも、水中環境のリアルタイム3D画像を生成することができます港湾保安、防衛、鉱業、ダイビングアプリケーション当社のリアルタイム3Dおよび地球物理製品の範囲は、GNSS慣性航法システムによって補完されています。 F180シリーズは、精度と信頼性の点で海洋調査業界で実績があり、世界の調査船で好まれる資産です。

既存の第3世代のリアルタイム3Dソナー製品には、標準のEchoscope、Echoscope、Echoscope C500があります。これらのすべてのバリエーションは、600メートルの標準深度定格を持ち、3,000メートルの定格を供給することができます。我々は要求に応じてこれらを6,000メートルまで減らすこともできる。我々は、リアルタイム3Dソナー分野で新しいアプリケーション製品の開発と開発を続けています。潜在的な海洋市場での長年の経験と、お客様からのフィードバックと、私たちの研究開発部門の指導を受けて、私たちは一度も立ち続けることはありません。すべての当社のリアルタイム3Dソナーは、独自の技術を使用し、唯一の真のリアルタイム3Dイメージングソナーです。音響エネルギーの大容積パルスが送信され、音響伝送または「ping」ごとに16,000を超えるビームが生成されます。

当社は、これらの製品の第4世代（4G）の革新に大きく前進し、当社は2018年1月に新しいEchoscope4G Surfaceソナーを発売する予定です。

再設計され、再設計され、再パッケージ化されたEchoscope4G Surfaceは、新しいフォームファクタで提供され、50％軽く、40％小さく、第3世代（3G）テクノロジより30％少ない電力を消費します。お客様からのフィードバックと、独自のテクノロジーを使用する主要アプリケーションや環境を明確に理解した上で、Surfaceは浅い水システムの操作のための新しい市場空間に入ります。私たちの標準的なEchoscopeエントリー製品は、ROV、AUVおよび船舶に似た600mの定格です。 Echoscope4G Surfaceの開発では、浅い水の操作ニーズに特に焦点を当て、システムのキーサイズ、重量、パワー（SWaP）特性を大幅に削減することができました。この新しいSurface製品は、20m水深を超えない水中作業用に設計されています。新しいサーフェスは、既存のEchoscopeよりもチューニングが少ないため、プラグアンドプレイのアプリケーションでもあります。

浅い水の用途や小さなプラットフォームの操作のためのサーフェスのメリットは、画像の忠実度や性能、性能を犠牲にすることなく、巨大です。 Echoscope4G Surfaceは真のリアルタイム3D画像を生成し、より大きなEchoscopeとしてマッピングします。

技術

Echoscope技術は、比類のないアプリケーション、多機能性、そして性能を提供するように開発されました。これには、静的および動体の両方の後処理および視覚化を行わずに、サーベイグレードモザイクと海底地形の同時イメージングとマッピングおよび生成が含まれます。最近のXDモデルと機能の導入により、リアルタイム3Dカメライメージングと高解像度3Dリアルタイム検査以上の幅広いボリュームマッピングが提供され、広く評価されています。

このユニークな機能は、水の可視性が悪い水中での「目」、3Dで動くオブジェクトで視覚化する能力、動的な操作の正確な制御が可能なこと、複雑な構造を即座に視覚化する能力、調査等級を生成する能力後処理なしの海底地形データ。

Echoscopeのソナーの範囲では、独自の技術を使用して、最大12回/秒の音エネルギーの大容積パルスを送受信します。典型的には、375kHzで50×5050であるこの容積測定パルスは、続いて受信アレイによって検出され、各セグメントは各ピング毎に16,000回以上のサウンディングに戻る。水柱のこの非常に高いデータ密度により、USEソフトウェアはトップサイドPCまたはラップトップに3D画像を瞬時にレンダリングできます。

容積パルスは、静止物体のリアルタイム3D視覚化に加えて、FoV内の任意の移動物体を常に可視にすることができる大きな視野（FoV）を生成する。このことは、視界が低い水域であっても、海底カメラの使用を妨げる真実を維持する。さらに、体積ビームの角度は、標準的なマルチビームセットアップと比較して、および後処理を伴わない、著しく少ない音響シャドーイングで、迅速に生成される複雑な物体および構造の高められたイメージングを可能にする。下の画像は、中国の天津港にある船積載桟橋の画像で、当社の1ボックスF185 GPSおよびモーションシステムと共に使用されるEchoscope XDを使用してキャプチャされました。以下の画像は、調査船の1回のパスで生成されたもので、必要なデータの後処理はなく、杭周辺の重要な詳細がはっきりと見えます。

特許取得済みのEchoscopeのリアルタイムソナーは、同じセンサからリアルタイムで水路画質データを取り込むことができるため、視覚化ツール以上のものです。これにより、オペレータは、海底に正確に配置された貴重な資産を視覚化した後、このデータを使用して、造られたままの、または敷設されたアンケートを提供するなど、さまざまな目的でソナーを使用することができます。

リアルタイムの3Dソナーの範囲は、深度のレーティング、使用可能な周波数および解像度によって区別されるようになりました。最高性能のシステムであるEchoscope XDには、広角90°x 44°240kHzプロジェクタと、340〜700kHzの8種類の周波数設定を提供する多周波55℃x55,0〜20 x 20プロジェクタが付属しています。このシステムは、広角マッピング、視覚化、および測量に利用可能な広範囲の周波数、開口角度および解像度で、オペレータに最も広い範囲の柔軟性を与えます。標準的なエコースコープは、デュアル周波数またはマルチ周波数構成で提供され、コンパクトなC500は、より低い解像度のデュアル周波数構成で提供されます。

新しいEchoscope4G Surfaceは、240,375,630 kHzの周波数と90°x 44,050 x 50,02〜24 x 24の開口角度のユニークな組み合わせを提供するシングル、デュアルおよびトリプル周波数モデルのいずれかで利用できます。この周波数と開口角の組み合わせにより、新しいEchoscope4G Surfaceは、一連の操作やタスクに配備できるユニークな機能を提供します。新しいEchoscope4G Surfaceは、ソフトウェアがデータをどのように処理するかを変える最新の信号処理技術を採用しており、システムをより直感的かつ簡単に操作できるようになり、プラグ＆プレイシステムとしてさらに機能します。

リアルタイム3Dソナーの範囲は、さまざまなソフトウェアアプリケーションによって補完されます。標準のUSEソフトウェアは、すべてのソナーシステムで動作します。 USEは、ジオリファレンスモデルを挿入して音響ソナーデータを強化し視覚的に拡張する機能、GNSSの位置とモーションデータの有無にかかわらず動作する機能、生のビン点雲データをエクスポートする機能など、操作を強化する追加の機能を提供します。サードパーティ製の水路ソフトウェアでの処理。

当社は、防波堤建設市場と建設用ソフトウェアCMSの目標を追跡する機能を追加するために、独自の可視化ソフトウェアをさらに開発しました。このユニークなソフトウェアは、大きなコンクリートブロックが水中に置かれたときの可視化を可能にし、ブロックの3Dモデルを自動的に追跡してオーバーレイして、オペレータがブロックの正確な配置を支援します。私たちのソフトウェアはまた、構築された防波堤の3Dモデルを構築して、各ブロックのx、y、zポジションと方向を記録します。ソナー/ハードウェアの組み合わせの多様性は、設置者の視覚化に使用されているのと同じエコースコープを使用してお客様が実証した完全な測量を実施するために使用されています。ブロック設計コンサルタント。

プロジェクトとアプリケーション

当社のソナーの範囲は、低水準またはゼロの視界条件で、水中の3Dでデータと画像の移動オブジェクトを視覚化してマップする機能を備えており、世界中のさまざまな市場とアプリケーションが非常に多くあります。当社の主要市場の1つは、浚渫および建設現場のイメージングおよび調査、防波堤建設を含む構造物の設置に至る主要なインフラストラクチャー設置のためのROVベースの石油およびガスプロジェクトのいずれかによる海底建設でした。水の下で何が起きているのかを「見る」ことができれば、作業の効率を大幅に向上させることができ、作業者は作業の速度と安全性を高めることができます。

新しいEchoscope4G Surfaceは、こうしたタイプの浅水建設プロジェクトを念頭に置いて設計されており、これらのタイプのプロジェクトの費用対効果の高いルートを提供します。新しいSurfaceシステムは、独自のソフトウェアパッケージUSEとCMSソフトウェアの両方で使用することができ、クレーン、バージ、調査船に配置して、防波堤、橋、桟橋、複雑な構造物をイメージしてマップし、資産配分の正確さ、構造物の損傷、および洗掘などのあらゆる環境条件の影響が含まれます。

当社の顧客の多くは、オフショア風力発電プロジェクトに含まれるリアルタイム3D技術を使用する際に、大幅な生産性向上を報告しています。これらには、DeepOceanとのRace Bankインターアレイ設置などの最近のケーブル設置プロジェクトが含まれています。このプロジェクトでは、リアルタイムの3D出力は、重要なケーブル特性を超過しないように電力ケーブルを敷設したときに画像を作成することができ、ケーブルの位置を海底に記録することができるという点で、ケーブルが取り付けられたときにこれにより、その後のケーブルのマルチビーム調査の必要条件がなくなり、記録された敷設位置は、トレンチ調査チームによってケーブルトレンチ作業を誘導するために利用されました。水面下で何が起こっているかを視覚化する能力は、水の可視性が低いことにかかわらず、プロジェクトをサポートするためのROVへの依存を減少させ、プロジェクトが進行するにつれてリアルタイム3Dシステムによって実行されるタスクの数が急速に増加した。

SGTM-STFAやVan Oordなどの防波堤の顧客も、Echoscopeを使用して重要なプロジェクトの成功を報告しています。これには、クウェート国営石油会社プロジェクトのVan Oordによる運営と港湾と防波堤の建設が含まれています。防波堤には24,000のCore-Loc™コンクリートブロックが装備され、Echoscopeのリアルタイム3Dソナーが設置掘削機に取り付けられ、各ブロックの画像が提供されました。 Van Oordによって、1日あたり最大200ブロックの生産率が報告されました。

Safiプロジェクトのポートでは、オペレータSGTM-STFAがワイヤクローラクレーンに3つの独立したEchoscopeシステムを設置し、水中のブロックを監視するためにダイバーを使用する必要性を排除することにより、24時間のシフトが可能となり、サイトに。

今後の展開

新しいEchoscope4G Surfaceの発売は、Coda Octopusの重要な節目です。さまざまなアプリケーションや異なる価格帯で、海底市場でのリアルタイム3Dソリューションの標準化を目指し、製品の革新を続けています。ユニークな容積測定パルス、広いFoVおよびこの独自の技術によって生成されるデータの量は、自律的な評価、自律型水中および地上の乗り物が必要とする未知の物体の識別および分類を含む自律的な運転に適しています。

海底工学の世界は常に挑戦的なものになりますが、リアルタイムアプローチと3Dプロセスを視覚化するための適切なアプローチ、設備、能力で、課題を管理し、許容レベルまで減らすことができます。リアルタイムの3D音響イメージングとマッピングのリーダーとして、新しいEchoscope4G Surfaceは、Coda Octopusがいかにして海洋工学や測量作業の最前線にいてもハードウェアとソフトウェアの両方を革新し開発する方法の一例です。

著者

Richard Adamsは2014年にCoda Octopus Products Ltd.に入社し、現在はセールスディレクターを務めており、ヨーロッパ、アフリカ、アジアの市場を支えています。

（ Marine Technology Reporterの 2018年1月/ 2月号に掲載）