Eduskunnan tulevaisuusvaliokunta on hiljan julkaissut Risto Linturin, Osmo Kuusin ja Toni Ahlqvistin selvityksen ”Suomen sata uutta mahdollisuutta: radikaalit teknologiset ratkaisut”.

Listalta löytyy paljon 3D:tä, mutta mittausalalta katsottuna mielenkiintoisimpana 20 tärkeimmän mahdollisuuden joukossa on ympäristön reaaliaikainen 3D-mallinnus. Sitä kuvataan tällaisella ingressillä:

Kartoittajat ovat tehneet ympäristöstämme 3D-mallin. Laboratorio-olosuhteissa
nelikopterit kykenevät jo mallintamaan sisätilat. Uudet 3D-kamerat ja laserkeilaimet,
kehittyvät algoritmit ja kasvava prosessointiteho tekevät mahdolliseksi tuottaa ympäristön
3D-mallin reaaliaikaisesti. Tämä kyky on olennainen robottien liikkuessa autonomisesti
ympäristössään, jotta ne tunnistaisivat sijaintinsa ympäristössä ja lisäksi ympäristössä
liikkuvat muut objektit sekä muutokset aiempaan malliin. Koneiden kyky liikkua
luonnollisessa ympäristössä ja tunnistaa sen objekteja avaa hyvin runsaan joukon sovellusmahdollisuuksia.

Kirjoittajien tulevaisuusanalyysissä ei ole moittimista, sillä kehitys vie juuri tähän suuntaan – reaaliaikaisuus alkaa tosin olla vaatimus jo monessa paikassa jo nyt. Seuraavaksi voikin hyvin kysyä,miten reaaliaikaisuus määritellään sillä esimerkiksi tri Johannes Riegl ei pidä alle sekunnin viiveellä toimivaa mittausjärjestelmää reaaliaikaisena…Tällaisia mittausjärjestelmiä on toteutettu esimerkiksi Rieglin skannereita käyttäen.

Mielenkiintoista on kirjoittajien arvio alan osaamisperustasta Suomesta, sillä heidän mielestään osaamista on. Arvio ei todennäköisesti tarkoita järjestelmien rakentamistaitoja, vaikka jokapoika/tyttö voi kyllä rakentaa PrimeSensen tekniikkaan pohjautuvan 3D-kuvantamisjärjestelmän. Raja tulee kuitenkin nopeasti vastaan esimerkiksi tarkkuuskysymyksissä, joka ei ole robotiikan ykköskysymyksiä. Tarkkuus on nimenomaan geodesian ja mittausalan ihmisten intohimo, sillä datan käytttävyys eri tilanteissa ja sovelluksissa on tarkkuudesta kiinni.

Puhuttaessa puhtaammin mittaustekniikasta listalta löytyy myös halvan Lidarin kehittäminen:

Lidar tarkoittaa teknologiaa, jossa laser-valo ohjataan kohteeseen, mitataan
heijastus ja lasketaan sen perusteella kohteen sijainti. Sijainti suhteessa mittaajaan saadaan
selville nopeasti ja tarkasti. Järjestelmät voivat käyttää yhtä tai useampaa eri aallonpituutta.
Käytetty aallonpituus määrää, minkälaisia kohteita järjestelmä havaitsee. Teknologiaa
on aiemmin käytetty lähinnä kartoituksessa ja vaativissa teknisissä mittaustehtävissä,
mutta teknologian halventuessa sille avautuu käyttöalueita 3D-kuvantamisessa,
liikkeiden ja sijainnin tunnistamisessa, robottien, kuten nelikopterien ja itse liikkuvien
autojen ohjauksessa.

Tällä alalla osaamisen arvioidaan Suomessa olevan jo vähäistä ja näinhän se tosiaan on: eihän meillä ole minkäänlaisten lidar-laitteiden kehittämisestä sellaista osaamista, jolle voisi rakentaa halvan sensorin rakentamisen. Vaikka soveltamisalueita nähdään tällaiselle laitteelle paljon, niin kirjoittajien mielessä tuntuu liikkuvan eniten autojen itsenäinen navigointi.

Kolmantena tähän ryppääseen voi lisätä kohdan ”Kappaleiden helppo 3D-kuvantaminen”, jonka osaamisperusta arvioidaan Suomessa myös vähäiseksi.

Katsotaan miten näiden mahdollisuuksien käy tulevaisuudessa Suomessa. Ehkäpä Juha Hyypän johtama Suomen Akatemian uusi laserskannauksen huippututkimusyksikkö auttaa jatkossa alan kehitystä Suomessa ja laajentaa kapeaa osaamispohjaamme. Tutkimuksesta tieto pitäisi vaan saada myös nopeasti koulutukseen.

Laajemmin ajateltuna ala tarvitsisi Markus Pessan kaltaisen valovoimaisen vetäjän; Pessa loi ryhmineen Tampereelle optoelektroniikan tutkimuskeskuksen, joka huippututkimuksen lisäksi on kiitettävästi tuottanut lasertekniikan spinoff-yrityksiä ja tehnyt omalla alallaan Tampereesta erään alan globaaleista keskuksista.

Messujen kolma päivä on alkamassa ja tähän asti satona on ollut uusia vaihe-erokeilaimia ja ihka uusia ohjelmistoyrittäjiäkin.

Rieglin osastolla on nähtävissä kesällä esitellyt uutuudet mukaanlukien ilmalaserskannausjärjestelmä LMS-Q1560. Tämän skannausjärjestelmän uusin kauppa onkin mielenkiintoinen, sillä sitä tullaan käyttäämään NASAn tarpeisiin Nepalin jäätiköiden mittauksessa. Kunnianhimoisena tavoitteena on tehdä mittaus 30 000 jalan eli noin 9 km korkeudesta. Nyt huimaa…

Muita pieniä uutuuksia:

Tässä Rieglin maalaaserkeilaimeneen integroitu FLIRin lämpökamera. Lämpökameramalleja on useita, joten käyttäjällä on varaa valita tarpeiden ja budjetin mukaan.

Skanneria ja lämpökameraa ohjataan tabletilta. Tässä kuvakaappaus, jossa näkyy lämpökameran kuva.

Mobiiliskannauspuolella esiteltiin VMX-450-skanneri ja siihen integroitu Ladybug-kamera. Nämä täyden panoraamakuvan tuottavat kamerat ovat nyt suurinta huutoa, joten valmistajat tarjoavat niitä vaihtoehtoina. Kameran korkeus suhteessa skanneriin on vapaasti säädettävissä.

Uusimmassa Lidarnews-lehdessä on hulppea artikkeli Johannes Rieglistä ja hänen 50 miljoonan dollarin arvoisesta perheyrityksestään Riegl GmbH:sta.

Olemme tietysti viitanneet Rieglin tarinaan jo useasti tuotteita esitellessämme, mutta artikkelissa on jälleen kertaus asiaan ja lisäksi tekniikkapuolta käsitellään myös tarkemmin. Käymättä Rieglin tarinaa sen lähemmin lävitse uudestaan, kehotamme kiinnostuneita lukemaan artikkelin kokonaisuudessaan. Todettakoon vaan, että Riegl kasvaa voimakkaasti vaikka Johannes Rieglin mukaan tavoite on paremmat tuotteet – ei kasvu. Siis perinteinen asiakaslähtöinen insinöörinäkemys.

Kun näin aikoina elämme suorastaan valtiojohtoista startup-kiimaa Suomessa – yritämme kopioida Yhdysvaltoja ja Piilaaksoa, niin on mielenkiintoista tarkastella hieman tarkemmin keskisen Euroopan perheyritystraditiota vaihtoehtoisena lähestymistapana. Enpäpä jos gaselli-startupien lisäksi yrittäisimme myös kannustaa luomaan vahvaa perhevetoista PK-sektoria? Tuntuu jotenkin uskomattomalta, että olemme luoneet ajatushimmelin suuryrityksistä, jotka eivät kykene luomaan mitään uutta. (Tai olemme kopioineet tämän ajatusmallin myös USA:sta.) Kaikki uusi saadaan aikaan ainoastaan ostamalla yritysaihioita – startupeja, joilla on usein vain ajatuksenaihio tai jonkinlainen pilotti yritysideanaan. Koska startup-kiima on synnyinmaassaan jo vanhempi ilmiö, niin näitä varjopuolia on käyty siellä myös jo läpi. Erona Suomeen on ainakin se, että Yhdysvalloissa pääosin oman maan yhtiöt ostavat pienempiään ja esim. kiinalaisten ostoyritykset torjutaan strategisilla alueilla. Suomessa tunnutaan odottavan usein nimenomaan jenkkifirman ostavan firman – keksinnöt, tuotekehitys ja tietotaito menevät siis helposti maan rajojen ulkopuolella ja pääoma seuraa kyllä perässä.

Saksankielisessä Euroopassa on myös gaselli-startupeja, mutta edelleen monella uudella ja vanhalla yrittäjällä on tähtäimessä hiukan kauemmaksi suuntautuvia suunnitelmia nopean pikavoiton sijaan. Yli 99% Saksan yrityksistä kuuluu ns. keskiluokkaan (German Mittelstand), joka tuottaa 52% Saksan koko talouden tuotosta. Monet näistä yrityksistä ovat ovat luovia, tekevät pitkäjänteisiä suunnitelmia, tähtäävät pitkäikäisyyteen ja ovat omistajansa ohjauksessa. Noin 1300 niistä on on alansa globaaleja markkinajohtajia erikoistuneilla ja pitkälle kehitetyillä tuotteillaan. Eihän Saksakaan tietysti mikään paratiisi ole, vaan valtio suojelee mm. autoteollisuuden tuotteita voimakkaasti. Mutta tiesitkö muuten, että myös monet suuret saksalaiset autovalmistajat ovat vahvasti perheomistuksessa?

Mietittäessä siis milloin Trimble, Hexagon tai vaikkapa Teledyne ostaisi Rieglin – ne käyvät usein kosioretkillä, on hyvä peilata tällaista hypoteettista kauppaa paikalliseen yrityskulttuuriin. Itse asiassa artikkelin mukaan Johannes Riegl uskoo, että Riegl pysyy innovatiivisena vain jos iso yritys ei osta sitä. Luulen hänen myös hyvin tietävän, että 50% globaaleista yritysostoista epäonnistuu. Niinpä hän ei myy niin kauan kuin perheen seuraava sukupolvi on valmis ottamaan perinnön vastaan ja viemään liekkiä eteenpäin. Maan tapaan perheen lapset ovat olleet yrityskoulutuksessa jo nuoresta pitäen.

Kasvavassa määrin kaikki mittaukset halutaan tehdä prosessin aikana reaaliaikaisesti ja erityisesti halutaan lyhentää tai poistaa seisokkeja. Teräksen tuotannossa tavoite on luonnollisesti sama, mutta kuumien kohteiden tai kuumissa ympäristössä mittaaminen on varsin haastavaa: se asettaa mittalaitteillekin erityisvaatimuksia.

Tässä mielessä on mielenkiintoista huomata, että saksalainen yritys on valjastanut Riegl VZ-400 -laserskannerin sensoriksi kuumien, takkiraudan kuljetukseen käytettävien erikoissäiliöiden mittausjärjestelmään. Yli 1000 °C asteista sulaa takkirautaa kuljetetaan rautateillä säiliöissä ja näiden säiliöiden sisällä olevan eristävän tiilivuorauksen kunto on tarkistettava jokaisen kuljetuksen jälkeen. Ennen jäähdytys ja tarkistus kesti 7 päivää, mutta nyt skannaus tehdään yli 1000 °C asteisen säiliön sisällä heti tyhjennyksen jälkeen. Skannaus analysoidaan tarkoitukseen tehdyllä patentoidulla ohjelmalla ja muutokset tiilivuorauksessa saadaan selville heti. Näppärää!

Uuden mittausjärjestelmän edut ovat:

• lisääntynyt turvallisuus
• 30% kylmätarkastuksista voidaan jättää tekemättä – näin saavutetaan 339 päivää lisäkäyttöaikaa ja säiliöiden latauskapasiteetti kasvaa 62%
• energian säästö
• säiliöitä tarvitaan vähemmän, joten myös ylläpitokustannukset ovat edullisemmat. Yhden säiliön säästäminen kustantaa koko mittausjärjestelmän.

Jälleen kerran tulee todettua, miten vaativissa olosuhteissa Rieglin skannereita voidaan käyttää. Emme suosittele kenellekään kuumien kohteiden mittaamista ilman valmistautumista, sillä lämpösäteily voi vahingoittaa mittauslaitteiden herkkiä vastaanottokennoja.

Lisää takkirautasäilöiden mittaamisesta ja kuvia prosessista löytyy AISTech 2012 -artikkelista (pdf).

Kolmantenä päivänä aurinko alkoi jo paistaa Wienissä. Keski-Euroopan tulvat ovat ohitse, mutta ilmaston muuttunut käyttäytyminen kuvastui myös päivän esityksissä, joista osa käsitteli matalien vesistöjen mittausta uuden sukupolven bathy-topo-skannerilla kuten Riegl VQ-820-G. Itävallassakin tulvat tuottivat paljon vahinkoja ja muutama ihminen menetti henkensä. Sen sijaan Wienissä 1800-luvulla tehty valtava insinöörityö tulvavesien ohjaamiseksi pois kaupungista toimi jälleen loistavasti ja mitään vahinkoja ei syntynyt.

Keski-Euroopan viimeaikaisten tulvien takia täälläpäin on viime aikoina mitattu ilmasta laajoja tulva-alueita. Yhdysvalloissa mitataan puolestaan ahkerasti rannikkoalueita tarkan rantaviivan määrittämiseksi ja seuraamiseksi, eroosion seuraamiseksi, merenalaisten habitaattien kartoittamiseksi jne. Christopher Parish NOAAsta (National Oceanic and Atmospheric Administration) kertoi juuri saaneensa päätökseen kenttätyöt, joissa mitattiin USA:n itärannikon rannikolla kolmessa eri kohteessa samanaikaisesti kolmella eri skannerilla samasta lentokoneesta. Näissä Rieglin skannereissa on kolme eri aallonpituutta, joten mittausaineistot on mahdollista kalibroida radiometrisesti lisäattribuuttien saamiseksi kohteesta. Parishin mukaan laitteiden, ohjelmien ja laskenta-algoritmien viimeaikainen kehitys on suorastaan hurjaa, joten seuraavan 10 vuoden aikana syntyy varmasti uusia tuotteita. Ja mikä tärkeintä, karttojen ”tyhjät” tai epätarkat alueet eli mittaukset 0-4 m syvyisiltä vesialueilta saadaan vihdoin tehtyä.

Aamupäivän esitysten jälkeen osallistujat jakaantuivat kahtia: tarjolla oli kiertokäynti Rieglin tehtaalla Hornissa tai mahdollisuus osallistua maa-, ilma- ja mobiiliskannauksen työpajoihin Wienissä. Työpajoissa käsiteltiin ohjelmistojen uusia ominaisuuksia, hyviä käytäntöjä sekä erilaisia skannaustilanteita, joista keskusteltiin yhdessä ongelmien ratkaisemiseksi. Tällaisissa tilaisuuksissa on myös hyvä esittää perusteltuja toivomuksia ohjelmistojen ja laitteiden suunnittelijoille, jolloin hekin saavat suoraa käyttäjäpalautetta kehitykseen. Toisaalta käyttäjät kuulevat, onko heidän ideoitaan mahdollista tai käytännöllistä toteuttaa. Kannattaa siis osallistua!

Eilisten tuoteuutisten jälkeen tänään keskityttiin eri Riegl-sovelluksiin. Päivän alkajaisiksi kuunneltiin ensin Alastair Jenkinsin keynote-puhe, jossa hän kertoi 25 vuoden kokemuksistaan skannaustekniikan parissa ja luotasi hieman tulevaisuuteen. Yleisenä trendinä on nähtävissä, että paikkatietoa käyttävien yritysten määrä kasvaa koko ajan ja tulevaisuudessa tarvitaan entistä tarkempi 3D-karttoja.

Päivän mielenkiintoisimmat käyttäjäkokemukset tulivat teollisuusmittauksen puolelta. Vattenfall Europen kaivospuoli on kiinnittänyt Riegl VZ-400:n levittäjän yli 100 m pituisen puomin päähän mitatakseen putoavan massan putoutumispaikkaa. Vuosien aikana he ovat kokeilleet kaikenlaista mittaustekniikkaa tähän tehtävään, mutta vasta Rieglin skannereilla on alettu saada haluttua mittaustulosta. Skanneri sijaitsee tärisevässä puomissa ja ympäristö on hyvin likainen, mutta reaaliaikaista aallonmudon mittausta hyödyntäen mittaus onnistuu kuitenkin riittävällä tarkkuudella tuotantotilanteessa. Skannerin käyttö on automatisoitu täysin ja haluttu mittaustulos prosessin ohjaamiseksi saadaan 1 sekunnin viiveellä mittauksesta – tämä ”viive” herätti naurua yleisön joukossa.

Toinen mielenkiintoinen mittaustehtävä liittyi Niagaran voimalaitoksella tehtyyn uuteen tunneliin. Vanhaa voimalaitosta modernisoidaan ja sen yhteydessä rakennetaan 10 km pituinen tunneli veden johdattamiseksi. Tunnelin halkaisija on 12,6 m ja se päällystetään ruiskubetonilla. Betoni esijännitetään ja tämän jälkeen työn laatua valvotaan skannauksin. Työhön käytetään Riegl VZ-400-T skanneria ja haluttu tarkkuus on 0,3 mm. Tässä vaiheessa moni kysyy, miten se mahdollista VZ-400:lla, jonka mittaustarkkudeksi ilmoitetaan 5 mm. Tämä tarkkuus on pistemittauksen tarkkuus eli aluemittauksen keskihajonnassa on mahdollista päästä paljon suurempaan tarkkuuteen. Niagaran tunnelissa 0,3 mm tarkkuuteen on päästy koko 10 km matkalla ja tarkkuutta on kontrolloitu muutaman sadan metrin välein. Tässäkin työssä mittautuloksia on prosessoitu reaaliaikaisesti ja tulokset saadaan käyttöön 2 minuutin kuluttua mittauksesta.
Tunnelin rakennus kesti 2 vuotta, 2010 – 2012, ja projektin 6 skanneria pyörivät jokainen 8000 tuntia/18 kuukautta ilman huoltoa vaativissa ja likaisissa olosuhteissa.

Päivän aikana ei siis nähty tuoteuutuuksia, mutta sen sijaan esiteltiin uusia ominaisuuksia olemassa oleviin ohjelmiin. Esimerkiksi automaattista skannausta edistävä RiSolve sisältää nyt automaattisen tunnetun asemapisteen prosessoinnin – yhdellä napin painalluksella. Rekisteröinnistä saadaan ulos kattava raportti, jolla voidaan näyttää työn tilaajalle rekisteröinnin tiedot. RiSolven käyttö siis laajenee ja sitä myöten myös mittauksen automatisointi.