Virtual planning of operations in hazardous environment Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Massimo Sepielli Servizio.

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2 Virtual planning of operations in hazardous environment Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Massimo Sepielli Servizio di Calcolo e Modellistica ENEA Casaccia sepielli@casaccia.enea.it Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

3 Ambienti ostili Campo di radiazione (intensità di dose assorbita, dose cumulata) Incendio (campo termico, con o senza presenza di fiamma) Emissioni di fumi tossici (densità e tossicità) Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004 Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

4 Virtual planning Ridurre al minimo il rischio associato all’operazione, mediante ottimizzazione delle modalità di intervento, dei tempi, dei percorsi, del turn-over degli operatori o delle squadre. Si studiano diversi scenari e si quantificano i rischi per ognuno di essi Ad una pianificazione è associata quindi un’attività di verifica Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004 Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

5 Tecniche tradizionali Prescrizioni tecniche Normative Piani Procedure Regolamenti Standards Esperienza Organizzazione Documenti di supporto, archivi storici Disegni, mappe Lay-out fisici Calcoli Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004 Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

6 Tecnologie visuali Immersione virtuale Interazione virtuale Visualizzare l’invisibile Entrare in scena Simulazione realistica Calcolo e visualizzazione automatica degli effetti Rapida ottimizzazione delle operazioni Briefing degli addetti ai lavori Presentazione all’autorità Informazione al pubblico Documentazione self-explaining Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004 Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

7 The System n Developed for radioactive hostile environment n A virtual reality application for: u Risk minimization u Work simulation u Dose-rate visualisation u Occupational dose calculation n Desktop based VR system using Java and Internet technology Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

8 Objectives for risk minimisation n Planning and administration of the decommissioning work process under radiation environment n More accurate evaluation of dismantling labour n Visualisation of radiation and dismantling tasks n Dynamic evaluation of radiation exposure dose n Staff training before dismantling n Public acceptance Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

9 Virtual Reality (VR) n Why VR? u Intuitive visualisation of the process u Rapid prototyping of possible solutions u Interactive planning is possible u Save time and money u Available on PC now Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

10 Smontaggio di Glove Box contaminate da Plutonio Cooperazione ENEA- SoGIN – IFE 2002-2003 Modello e navigazione nella facility di smontaggio Modello e gestione delle box Data base degli attrezzi Visualizzazione della Radiazione 3-D e 2D Avatars associabili ad operatori reali Scenari di operazione autonomi o sincronizzati Calcolo della dose istantanea e cumulata Ambiente Windows / Unix / SGI Linguaggi AUTOCAD, VRML e JAVA 3D ed utilizzo del codice VR-DOSE Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004 Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

11 Visualisation Image of Radiation Dose Rate Image of Scenario Editor 3D CAD Data Editor of Work Scenario and Radiation Dose Rate (JAVA) 3D-CAD Data (VRML2.0) Radiation Dose Rate Data Base Work Scenario Data Base Calculation of Labour and Exposure Dose Work and Dose Rate Visualisation Output Concept Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

12 User Interface Planning and play back Radiation (landscape ) Tool selection History of radiation dose rate Radiation （ 2D-map ） Scenario Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

13 Scenarios In order to distinguish between workers, each gets a different colouring either on the suit or the helmet. In a Scenario one or more manikin workers perform work tasks inside the NPP. Each worker also has a name and a description that can be edited by the user. Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

14 Camera View and Manikin View The user can view the scene from a virtual camera…..or from the eyes of one of the manikins. Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

15 Radiation Visualisation Full 3D Visualisation 2D Graduation 3D Landscape Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili

16 Scenario Creation Scenario Screen of each worker Task Selection Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

17 Playback of Scenarios On playback the manikin will walk the route as recorded, doing work or handling objects on the markers where the user has recorded such actions. A scenario is recorded as a set of routes with action markers. Each of these routes or work tasks belongs to a manikin. Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

18 The Dose-Rate of a Work Task In the scenario recording, routes with markers of positions and duration at each position are generated. These routes may afterwards be assigned to real life workers from the system worker database. Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

19 Tools Selection n A bank of dismantling tools is available. These tools can be inserted into the model and used by the manikins in the scenarios. Examples: Band Saw Cutting Torch Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

20 Visualisation System n In order to demonstrate the system, a projection system n Stereoscopic view is available with 4 projectors and polarisation glasses Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

21 Usability and Evaluations n We have applied this system for a part of dismantling process. n In 2001 at the Casaccia site, a dismantling work of plutonium glove boxes. Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004

22 Current Research n Application to Plutonium plant decommissioning. n Application to Radwaste Repository Project and Public awareness n Application to Tunnel Rescue emergency operation Augmented reality Wearable equipment (computer, head mounted display) Radiation (thermal) visualisation Mobile connection (GSM) for real-time data display such as temperature, humidity, wind Path optimisation Le tecnologie visuali: uno strumento per la ricerca e per la scienza Pianificazione virtuale di operazioni in ambienti ostili Giovedì della Cultura Scientifica, Casaccia 9.7.2004