הכיף של עבודת פריסת תשתית

פתרון חדש לפריסת בנייה, גימורי פנים, מערכות MEP ויצירת תבניות, משלב כל כך הרבה חידושים חכמים עד שמדובר כמעט בקטגוריה חדשה של מכשיר. ה‑Leica iCON iCS20/50, ה‑vPole וטאבלט (שמתפעל את תוכנת iCON trades). הכדור חלול אך עשוי מפלסטיק חזק (עם מקלות הגנה מנפילה). הופתעתי כמה הקורה האוטומטית קלה, לא כבדה יותר מקורה רגילה עם פריזמה — ומעולם לא צריך לדאוג לאיזו כיוון היא מצביעה/נוטה, ואינך צריך לוודא שאתה פונה אל המכשיר. – צילום: Leica Geosystems

כלים ופתרונות לפריסת בנייה, מיקום עמודים (stakeout), גימורי פנים ויצירת תבניות עברו התפתחות משמעותית מאז ימי האנלוג, העיפרון, סרט המדידה ותכניות הנייר. כיום קיימת מגוון רחב של גאדג’טים ומכשירי לייזר ופתרונות המבוססים על תחנות Total Station. עם זאת, כלים אלה — שנועדו להאיץ את הבנייה — לא אומצו באופן גורף בקרב אנשי ביצוע וסוחרים במקצועות הפרטיים. הפתרונות לא כיסו את כל תהליך העבודה מקצה־לקצה, יכלו לדרוש השקעה משמעותית או עקומת למידה תלולה.

כמובן, כדי להתגבר על אתגרים אלה, ניתן היה לשקול שינויים בתחנות Total Station – לדוגמה שילוב AI בתוכנה הנלווית – אך גישה זו הגיעה למעשה לרוויה. היו כמה התפתחויות בולטות בתחום הפריסה, כגון מוטות פריזמה עם פיצוי הטיה (כגון Leica AP20). אך כדי להתקדם עוד, היה צורך בקטגוריה חדשה של מכשירים – עם תוכנה נלווית.

אינני משתמש במושג “קטגוריה חדשה של מכשיר” בקלות. אני שומע את הביטוי “דור הבא”, אך פתרון Leica iCON trades נראה כל כך שונה מכל מה שקיים כרגע — דומה יותר “דור הבא של מה?” — קריאה לזה “קטגוריה חדשה” נראית מתאימה יותר. אם נסתכל לאחור, היו מספר תקופות בהן הופיעו קטגוריות חדשות של מכשירים: המדידה האלקטרונית הראשונה (EDM) בשנות ה־50, ה‑Total Stations הראשונות (עם EDM משולב) בסוף שנות ה־60, מקלטי GPS בשנות ה־70, רמות דיגיטליות ב־1990, ‎RTK Rovers בשנות ה־90, תחנות רובוטיות ב־1991, סריקות מחשב ומולטיסטיישנים בשנות ה־2010, פיצוי הטיה ללא כיול למקלטי GNSS ב־2017, ואז פיצוי הטיה למוטות פריזמה ב־2022. שלא להזכיר את התפתחות סורקי הלייזר, רחפנים קטנים למיפוי ואת מערך מערכות 캡쳐 מציאות (RC) שגדל במהירות. ליישומים בהכרח דיוק גבוה כמו יצירת תבניות, ה‑vPen כולל כדור קטן יותר מה‑vPole (המשמש בעבודה בטווח ארוך יותר פנים/חוץ), מחט מחודדת ושליטת שלט מרחוק. עם ששת דרגות החופש שמספק פתרון ראייה ממוחשבת פלוס AI, המשתמש לא צריך לדאוג לכיוון; מיקום הקצה תמיד ידוע. – צילום: Leica Geosystems

הכלים בפתרון Leica iCON trades אולי “נראים קצת” כמו תחנת Total Station — אך כאן נגמר הדמיון. ככל שמעמיקים להבין איך המערכת עובדת — כך זה ברור יותר. וגם לגבי השם: “iCON trades” הוא המונח שמכסה הן את החומרה והן את התוכנה. אפשרויות החומרה כוללות את Leica iCON iCS20 ו‑iCS50 (אך על כך בהמשך), והתוכנה נקראת גם היא “iCON trades”. האותיות הקטנות ב‑“trades” מבאסות את הגהה המילולית ואת ההשלמה האוטומטית, אז אשתמש בכתב נטוי…

ההשראה נבעה מחוץ לעולם המיפוי והגאומטיקה המסורתיים. שימוש בדימות (imaging) לזיהוי מטרות, כיוון וירי. מנוע מגנטי משמש למהירות, מודלים גלובליים של כוח המשיכה מסייעים בפיצוי Leveling, קיימות שגרות התקנה אוטומטיות ואפילו אוטומציה לגובה המוט.

חלקים במערכת iCON trades עשויים להיראות מעט מוזרים ממבט ראשון. כדור גדול, מנוקד – למשל. לפני שנצלול לפרטים הטכניים והאוטומציה של זרימת העבודה — קצת רקע יסייע להסביר את ה‑איך וה‑למה של עיצוב והפעלה הפתרון. ואת הכדור החכם הגדול ההוא.

רקע

פתרונות כמו ה‑AP20 מביאים פיצוי הטיה — יעיל במיוחד בהאצת פריסה — לקבלני בנייה ומדיד בכירים העוסקים ב‑stakeout. “רצינו להעניק שיפורים כאלה לסוחרי מקצוע, ובמיוחד לאלה שעוברים משיטות מסורתיות,” הוסיפה פישר. “אולי הם הסתכלו על תחנות Total Station, ואולי זה נראה להם מורכב מדי, או שיש להם חשש שלא ינצלו אותו ביעילות. המטרה כולה של פיתוח פתרון חדש הייתה פשטות. איך להפוך אותו באמת פשוט ואוטומטי עד כמה שאפשר.”

“המטרה הייתה להסיר כמה שלבים ידניים שעלולים להיות מקור לשגיאות אצל מקצועני הפריסה, כמו יישור מדויק,” אמרה פישר. “אינך צריך ליישר את המערכת, היא מיישרת את עצמה. יש מיקום אוטומטי, פיצוי הטיה, וניווט לנקודות בדרך יותר פשוטה. תלוי איך היו מאומנים, השיטות הישנות של ניווט אולי היו טבעיות לך. אבל למשתמש חדש, אולי זה לא כל כך אינטואיטיבי ללכת לאחור או לפנות לחיישן”. הניווט לפריסה במערכת החדשה דומה יותר לאופן שבו אתה משתמש באפליקציית ניווט בטלפון; אבל על כך בהמשך.

“הרעיון המקורי התחיל לפני מספר שנים, והושפע מקבוצת Manufacturing Intelligence של Hexagon,” אמרה פישר. “מדידה מדויקת, או מטראולוגיה, ליישומים תעשייתיים וייצור — בעצם עקרונות ששת דרגות החופש של פתרונות המטראולוגיה שלנו. רצינו להביא את זה לבנייה.” פתרונות המטראולוגיה שהיא מתייחסת אליהם כוללים מערכות Hexagon Tracker. אלו מורכבות מתחנת Total Station “Tracker” — תחנה מדויקת במיוחד — וידיות ידניות ניידות. ההתקנים ההם כוללים מספר מטרות מובנות, כך שמתקן Tracker עוקב אחריהן בזמן אמת, ויודע את הכיוון, ומשחרר את המשתמש מהצורך להחזיק את המכשיר בדרך ספציפית. לדוגמה, במתקן ייצור שבו רכיבים מורכבים או גדולים חייבים להימדד כדי לוודא העתקת עיצוב לאחר הרכבה, כמו פאנלים של מכוניות, כנפי מטוסים, נושאות וכו’. משתמשים בולטים כוללים צוותי F1. מערכות כאלו עלולות להיות יקרות מאוד, אך שוות בגלל הצורך בדיוק של עשרות עד מאות מיקרונים (1 מיקרון = 1/1,000 מ"מ או 1/1,000,000 מטר).

פתרון לבנייה ולמסחר במשק לא נדרש לדייקות כזו אך יכול היה להרוויח מששת דרגות החופש של רעיון המכשיר–ידנים. מוט פריזמה Leica AP20, במובנים אחדים, עושה בדיוק זאת. אולם בעוד שהיא מאוד יעילה למשימות פריסה, פריסה כללית ומדידה — היא דורשת תחנת Total Station מלאה (למשל Leica TS16, TS60, MS60 Multistation, iCR70, ו‑iCR80). כדי ליצור משהו קל, מהיר, קל לשימוש, מדויק למסחר, ועם רמת אוטומציה חדשה — היה צורך לגמרי לצאת מהספר של כלי המיפוי הקיימים.

דיוק

השאלה הראשונה, כשבוחנים מכשיר חדש, היא לרוב על דיוק. בקצרה: ה‑iCON iCS20 הוא מכשיר של 5 שניות‑קשת, וה‑iCON iCS50 הוא של 3 שניות‑קשת, אך קיימים מספר הבדלים נוספים. כשעובדים מקרוב עם vPen, לדוגמה בטווח של עד 10 מטר, ההבדל קטן. עם iCS50 ב‑10 מטר יש לצפות ל‑1 מ"מ (כ‑1/32 אינץ’), ועם iCS20 זה יהיה 1.5 מ"מ (כ‑1/16 אינץ’). עם iCS50 צפוי דיוק מרחק טהור של 1.5 מ"מ עד 50 מטר, ויש אופציה לטווח 250 מטר (למרות שלא הצלחתי לגלות מה דיוק הצפוי שם). עם טווחים מ‑0.3 מ' עד 50 מ', הפתרון מתאים להרבה יישומים של בנייה וסחר.

למען האמת, השתמשתי בפתרונות למדידה שלא עמדו אפילו בתוצאות מסוג זה. Leica Geosystems מדגישה שמדובר לא בפתרון מדידה מסורתי במובן הצר, אך מדידה היא תחום רחב, עם מיקום עמודים (stakeout) ותמיכה בבנייה בין המשימות הרבות שמוצבות למדיד.

מרכיבים וחידוש

• חצובות. יציבות היא קריטית, לכן עוצבה חצובה ייעודית לעבודה פנים‑ביתית, עם שחרור מהיר. קיימת מתאם שמאפשר להציב את iCON iCS20/50 על חצובה כבדת עץ סטנדרטית — מתאים יותר לעבודה חוץ‑בית.

• הבסיס. “יש לנו את חלק הבסיס, עם סוללת ליתיום‑יון,” אמר הלר. “ה‑Atlas – החלק האנכי שאליו מחוברת יחידת הטלסקופ – כולל את הפיצוי ואת המנוע.” הוא אינו כולל את שני החלקים האנכיים של תורניים, מדוידים ותחנות Total Station.

• מצלמות. יחידת הטלסקופ כוללת מצלמת “דגני עין” (fisheye) לפנורמות ושתי מצלמות לזיהוי ומעקב מדויק. אין ממצלפת עינית. הצמצום בעין לירי הוא זמן‑צר וכן מעט מיותר, מכיוון שחלק ניכר מהמעקב והירי הוא אוטומטי. המצלמה לפנורמות נמצאת מעל יחידת הטלסקופ, היא מתקפלת קדימה כדי לצלם 4 תמונות ל‑360°, כשנדרש.

• הנעה אופקית. ההנעה אינה מכנית; זה היה איטי מדי ופגיע בבלאי. בשונה מהנעות פיזו בחלק מתחנות Leica‑Total Station, ה‑iCS50 מצוידת בהנעה מגנטית שהיא חסכונית יותר, קומפקטית, עם צריכת חשמל נמוכה. היא יכולה להסתובב ב‑180° לשנייה. “הנעת מגנט נותנת לנו את המהירות שהמשתמשים דורשים, אבל חסרון אחד הוא הרגישות,” אמר הלר. “יכול להיות רטט באתר בנייה. לכן, אנו ממליצים על שימוש בחצובה שתוכננה במיוחד או חצובה עץ מלאה. לא היית רוצה להשתמש בחצובה מאלומיניום.”

• יישור (Leveling). “לקוחות רבים אמרו לנו שהתקנת מכשיר היא נקודת כאב משמעותית,” אמר הלר. “זה מתחיל עם הברגת המכשיר לחצובה, אז יש לנו מתאם הרכבה מהירה. הכל נכנס למארז קטן, כולל טאבלט. הוא מיישר את עצמו עד שלוש מעלות. יש לנו בועה קטנה, אך לרוב אינך צריך אותה. זה חייב להיות בערך בתוך הבועה, ואז הוא מיישר אוטומטית.” קיימות אפילו הודעות הדרכה המסייעות בתהליך.

הדברים מרחיקים לכת מעבר לבועות. “המכשיר צריך להצמיד לכוח‑המשיכה המקומי,” אמר הלר. “כיוון ווקטור הכבידה של כדור‑הארץ; תלוי היכן אתה נמצא, הכבידה שונה עקב המסות הקרקעיות שמתחתיך, ואנחנו צריכים לפצות על כך. כי יישור‑עצמי של המכשיר מכויל במטה־הבית שלנו ב‑Heerbrugg, שוויץ, המיקום שלך יהיה שונה. אם אני נוסע לטוסון למשל, תהיה שם הבדל של 25 שניות‑קשת. אנו משתמשים ב‑שגיאות כוח‑המשיכה בשניות‑קשת. מיקום GPS מהטאבלט שלך יכול לספק מיקום משוער, ואנו מפצים על הערכים המתאימים בטבלה.” כשאתה מתקין את המכשיר, הוא מבצע סיבובים מהירים ויישור‑עצמי.

• הכדור. היבט הירי ומדידת המרחק של המכשירים האלה הוא אולי הסטייה הגדולה ביותר מן הנורמה — כמעט משהו תחבולתי חכם. מכר שהכרתי אצל יצרן אחר אמר ש “היינו המומים” מהחדשות על מערכת זו, והם לא ראו את זה מגיע.

אולי ממבט ראשון, הכדור הגדול מנוקד על המוט (vPole), או הכדור הקטן מנוקד על מחט הידית vPen (vPen) נראה מעט מגוחך. נסה להתעלם מזה. הצבע והדפוס של הנקודות הם המפתח לזיהוי ראייה ממוחשבת של הכדור, ומספקים מודל עבור הלייזר האינפרה‑אדום לדעת איפה הוא מודד על הכדור. גם אם הוא לא בדיוק במרכז, זה מפוצה. עם הכיוון והקוטר הידועים, הקשר אל המוט, וההטיה שלו — מתקבלת מיקום קצה המוט בדיוק מילימטרי.

“יש לנו נתוני כיול בסיסיים של כל כדור, אנו מכיולים כל כדור בנפרד,” אמר הלר. “כאשר המשתמש מקבל את הערכה, הוא רק צריך להקליד את מספר הסידורי של העט או הכדור, והמערכת מורידה אוטומטית את נתוני הכיול של הכדור הספציפי הזה. ובמבוסס על נתוני הכיול ואיכות ה‑CV, המערכת יודעת בזמן אמת איפה כל אחד מהם. על בסיס זה, אנו מקבלים מיקום רציף על הכדור כפי שהוא במעקב, ולא סריקה. ” ייתכן שיהיה מעט פיגור, ולכן לא מומלץ לבצע תנועות מהירות מאוד. הופתעתי כמה הפיגור הזה קטן; כך או כך אני לא זז כל כך מהר.

הכדורים המנוקדים מאפשרים הישג מרשים של דיוק טכנולוגי. למה נקודות אדומות? מתברר שהאדום על לבן הוא הכי טוב למדידת לייזר מהירה בזכות השתקפות טובה יותר לעומת שחור. נקודות שחורות סופגות אור, אבל אדום נותן בדיוק את הקונטרסט הנכון. “אני חייב להודות, זה למעשה די קשה להדפיס נקודות עגולות על כדור,” אמר הלר. “זה לא טריוויאלי. יש רק שני מכונות הדפסה בעולם שיכולות לעשות ספציפית את מה שאנו צריכים, ואחת מהן למזלנו נמצאת ממש מעבר לפינה. זה כ‑50 ק"מ מזרח בליכטנשטיין.”

“אנו משתמשים ב‑CV כדי לזהות את התקן של הנקודות, למדוד את המרחק בין הנקודות, ועל ידי כך אנו מזהים או מחשבים את הסיבוב, מה שנותן לנו את היתרון של ששת דרגות החופש,” אמר הלר. מכיוון שזה כדור — הדיוק אינו תלוי בכיוון (כפי שהיה במקרה של פתרון מבוסס פריזמה); לא משנה באיזה כיוון אתה מוטה את הכדור — הדיוק נשאר אותו דבר. מסתבר שהיה יתרון נוסף לכיוון, מעבר לפיצוי הטיה, שהצוות גילה במהלך הפיתוח: כתוספת לניווט (על כך בהמשך).

• גובה מוט אוטומטי. יש קבוצות של רצועות לבנות סמוך לחלק העליון והתחתון של המוט ועל החלק הנשלף של המוט. ה‑CV מזהה אותן ומזין את גובה המוט בתוכנה כאחד משלושה פרופיליים: 2 מ' (5.562’), 1.5 מ' (4.92’), ו‑0.24 מ' (0.787’) כשהמוט הפוך.

• כיול מוט. בוא נהיה כנים, כולנו אשמים אולי בכך שאיננו מטפלים היטב במוטות השדה שלנו. בעוד שמבצעים מסורים יבדקו את המוטות ויתאימו את הבועות, זה לוקח זמן ולא תמיד מבוצע בעקביות. “בנו שגרת כיול,” אמר הלר. “אתה מניח את הקצה על נקודה על הרצפה, כמו סימן מדידה, ומטה את המוט בכיוונים שונים; תראה שהתוצאות מתפזרות סביב המרכז.” שגרת הכיול מדריכה אותך לבצע סדרת מדידות בכיוונים שונים. גם אם יש עקמומיות במוט — מודל הכיול יכול לפצות על כך.

• לייזר הצבעה. יש גם לייזר הצבעה לפריסה. זה דומה למדי לכלי פריסה בלייזר שונים. אם למשל פריסת MEP על קיר או תקרה מתבצעת בקלות עם נקודות לייזר כאלה — זו אחת האפשרויות שיש למשתמשים, בנוסף לפריסה מדויקת עם vPole או vPen.

• אורות. יש טבעת אורות סביב העדשה הקדמית. אם החשכה רבה מדי ל‑CV לזהות את הכדור — ניתן להדליק את האורות, אך יש לקחת בחשבון שזה ישפיע על רמת הסוללה.

• התקנה ורישום מרחבי (Spatial Registration). ברגע שהתקנת את המכשיר ויישרת אותו — יש לך הרבה אפשרויות לרישום מרחבי ידני, חצי‑אוטומטי ואוטומטי. ניתן לעשות רֶסקְצִיָה מ‑פריזמות או מטרות עם מיקומים ידועים. ניתן להתייחס, למשל, לסימני עיפרון או קווים על קיר – כמו אלה שהנגר יכול היה להציב. האוטומציה יכולה לחסוך זמן רב ולהפחית טעויות משתמש שעלולות להתרחש ברישום ידני. מטרות קטנות, מודפסות מראש, עם מספר סידורי, סגנון ArUCo לזיהוי CV, נמכרות על‑ידי Leica בשם “vTargets”. יש סימנים שמסייעים לקבוע את המרכז, גבול עבה, ותבנית בינרית לזיהוי קל של CV. אם הצבת מספר כאלו, למשל בחלל פנימי, וקבעת קואורדינטות עבורן — המכשיר יבצע חיפוש, תחילה ברמה, ואז גבוה ונמוך — ואז ה‑CV מחפש את המטרות ומבצע את הרישום אוטומטית.

• תוכנה. תוכנת Leica iCON trades יכולה לפעול על טאבלט שמתחבר למכשיר באמצעות Wi‑Fi, ויש אפשרות iCON trades Cloud Connect.

משתמשים יכולים לייבא קבצי טקסט מופרדים רגילים, CAD, ודגמי BIM. אפשר גם לבצע מדידות עם המכשיר, מעין “כמעט As‑Built”, ולייצא אותם בכמה פורמטים סטנדרטיים. אבל המוקד הוא הפריסה לבנייה — למשל, משתמשים ב‑vPole. אך היתה עניין רב באימוץ לצורך יצירת תבניות (גימור פנים), נגרות מתכתית (כלומר התקנה ושיוף באתר של דברים כמו מדרגות מתכת), ופריסת MEP — שם הגמישות של vPen שימושית במיוחד. התוכנה כוללת פונקציות המיועדות במיוחד להנחות משתמשים דרך זרימות עבודה כאלה.

לדוגמה. יצירת תבניות למשטחי עבודה היתה מאומצת – דרשה לעיתים הרבה מדידות, סרט מדידה, נייר גריד, עיפרון, ולעיתים צורך בקנה מידה. טעויות יכולות להוביל לתיקונים יקרים ולבזבוז חומרים. באמצעות vPen אינך צריך לנסות למדוד פינות חדות; אתה בוחר שתי נקודות לאורך כל קצה והפינות נפרצות בתוכנה. כשמבצעים מדידות עם vPen, משתמשים בשלט קטן (RC10). קיימים מצב נקודה יחיד, מצב קו, ומצב פולייליין. ניתן להשתמש בטאבלט, כדי לראות את התקדמות הנקודות שאתה אוסף — אך זה לא לוקח זמן למשתמשים להתרגל להשתמש רק בשלט — מה שיותר יעיל ליצירת תבניות.

• ניווט. הפריסה המסורתית, אפילו עם תחנת Total Station ומוט פריזמה – היתה הרבה פחות יעילה (ומתסכלת) מהמערכת החדשה הזו. זוכר שצריך תמיד לפנות אל המכשיר, ליישר את המוט, ואז לבצע “ירי‑בדיקה‑הזזה” כדי להגיע לנקודת הפריסה?

ה iCON trades נשענת על ההרגלים שאנשים פיתחו במשך עשרות שנים עם אפליקציות ניווט צרכניות, כמו Google Maps, שם “הנקודה הכחולה” היא המדריך שלנו. “במרכז המסך יש את הנקודה הכחולה, שמציינת את המשתמש, בשחור המכשיר, והנקודה שנבחרה היא בצהוב,” אמר הלר. “אתה מיד יודע לאיזה כיוון כללי אתה צריך לזוז.” אתה יכול לבחור קרוב ביותר, לבחור אותם על המסך, או לפי מספר נקודה.

עם ששת דרגות החופש, הכיוון והמיקום של הכדור ידועים תמיד דרך CV. לא משנה אם אתה פונה אל המכשיר או לא — אתה מקבל חץ על המסך שמצביע אל נקודת היעד. זה שונה לגמרי מפריסת stakeout מסורתית, שלא לומר מהחוסר דיוק שבשימוש במחוון כיוון לפעמים.

“כשאתה בטווח חצי מטר, אתה מקבל מסך bullseye,” אמר הלר. “וכשאתה מתקרב עוד — הוא עובר ל‑30 ס"מ bullseye, שם אפשר לבצע את התנועות האחרונות הקטנות שלך. אתה יכול להגדיר מראש מגבלים לחוגות שמנחות את התנועות הסופיות שלך, למשל 3 ס"מ או אינץ’.” משהו שאהבתי במיוחד ב‑AP20 לפריסת stakeout זה שאתה פשוט מזיז את קצה המוט לתנועות האחרונות — במקום “ירי‑בדיקה‑הזזה”. אתה יכול לעשות את אותו הדבר עם vPole ו‑vPen. התוכנה גם מנחה את המשתמש בדרכי פריסה נפוצות אחרות, כמו כיוון ומסילה, העברת גובה, ואנכיות נקודה.

הבדלים בין iCS20 ו‑iCS50

מלבד ההבדל בשניות‑קשת (5 לעומת 3 ל‑iCON iCS50) ובהבדלים בדיוק — ה‑iCON iCS20 הוא פתרון למדידת לייזר, וה‑iCS50 הוא פתרון רובוטי, שעובד עם העט והמוט. “למשתמש יש אפשרות לשדרג לעט או למוט בעתיד — אנחנו מאפשרים זאת באמצעות רכישת רישיון,” אמר הלר. במובנים אחדים, ה‑iCS20 הוא כמו ה‑Leica 3D Disto שהושקה לפני שנים; הוא היה כמו “מיני Total Station” עם לייזר פריסה. ה‑iCS20 יכול לפעול באופן זה, אך יש לו יתרונות רבים אחרים (הנעת מגנט, זיהוי יעד אוטומטי ורישום וכו’).