Промышленные сооружения — это очень сложные конструкции. Они включают больше установки и сети, связанные друг с другом, а так же отдельные блоки, каждый из которых желательно контролировать отдельно. Сложность структуры часто создает трудности для сотрудников, которым поручено осуществлять управление объектом.
Пример выполняемой нами работы: Наш клиент (управляющий объектом) запросил 3D-модель промышленного объекта, который расположен на борту судна и который производит, транспортирует и выгружает нефтехимические продукты. Из-за того, что конструкция находится в транспортном средстве, движущемся по морю, очень часто наблюдаются структурные деформации. Заказчику была нужна подробная трехмерная информация обо всех конструкциях на объекте, отделенных друг от друга по своим техническим характеристикам.
Промышленные сооружения, в отличие от всех других сооружений, создают трудности измерения из-за своих уникальных полевых условий. Из-за сложности конструкции довольно сложно расположить устройство таким образом, чтобы видеть каждую часть плотной и многоуровневой установки. Однако некоторые действующие механизмы установки могут достигать довольно высоких температур, что также увеличивает температуру окружающей среды. Поскольку 3D-лазерные сканеры могут работать при определенных температурах, некоторым промышленным предприятиям может потребоваться остановить эти установки во время операций измерения.
Перед измерением этой сложной структуры специалист по лазерному сканированию провел ряд полевых исследований и в результате своего анализа разработал «стратегию измерения». В ходе исследования полевых условий он получил необходимую информацию от опытных сотрудников объекта и проанализировал, для каких целей нужна 3D-информация. Поскольку заказчику была нужна наиболее возможная точная информация, а также потому, что здесь была очень плотная промышленная среда, включающая трубопроводы, стальные конструкции и оборудование, было сочтено, что использование наземного 3D лазерного сканера (Terrestrial laser scanner (TLS)) будет наиболее правильным выбором, (Van Genchten, 2008; Aygün, 2018 г.).
TLS может использоваться для этой и аналогичных работ для получения всей геометрии конструкции, включая определение местоположения сетевых соединений и анкерных болтов, а также проверку размеров и положений систем трубопроводов. В случае повреждения во время шторма нужно очень быстро документировать повреждение конструкции, ремонтные работы или операции по выводу из эксплуатации. (Van Genchten, 2008 г.; Aygün, 2018 г.)
Использование TLS на промышленных объектах приносит пользу заказчику с точки зрения предоставления точной, надежной и полной цифровой информации о текущем состоянии, начиная с этапа проектирования до производства и сборки, а так же с точки зрения короткого времени измерения.
Благодаря облакам 3D точек, полученным с помощью лазерных сканеров, обеспечивается более правильное выполнение очень важных для промышленных объектов работ, таких как новое производство, проектирование очень маленьких или очень больших деталей, монтажные работы. Каждый раз, когда появляется необходимость сделать локальные измерения на таких объектах, стоимость этой работы может составлять 10% или более от общих капитальных затрат проекта; в то время как стоимость измерения всего объекта с помощью лазерного 3D-сканера за один раз обычно составляет менее 1% от стоимости проекта. Другими словами, однократное выполнение измерения с помощью лазерного сканирования с высоким разрешением приведет к значительному сокращению процессов воспроизводства и обработки данных; Было подсчитано, что общая стоимость проекта снижается на 5% путем обеспечения сокращения расходов на 2% в процессе измерения и на 4% в процессе реновации проекта. (Van Genchten, 2008 г.).
Кроме того, использование лазерного сканирования имеет положительный эффект в плане уменьшения текущих и потенциальных проблем с безопасностью:
- Так как измерения производятся с определенного расстояния, измеряющие команды могут выбрать наиболее подходящие места сканирования и
- Высокая скорость работы системы лазерного сканирования снижает риски, которым могут быть подвержены такие команды.
Фигура 1: Установка устройства на промышленных объектах. (Van Genchten, 2008 г.)
Специалист по лазерному сканированию провел тщательное предварительное исследование этой сложной конструкции и в этом процессе получил большую помощь от персонала, работающего на сооружении. После анализа, проведенного в полевых условиях, была собрана информация об измерительной группе и оборудовании, типе и количестве используемых целей, местах, где будет установлено устройство, а так же информация, которая будет использоваться в процессе измерения, после чего были проведены измерения. Эта информация указана в подготовленных экспертом документах с описанием метода. Кроме того, все данные сканирования до и после измерения были проверены с учетом условий «Обеспечения качества» [Quality Assurance (QA)] и с учетом возможности перемещения сканера во время измерения в условиях на сооружении. Эти проверки проводились путем изучения облаков точек, а для общего контроля проводились измерения с помощью тахеометра (total station). (Van Genchten, 2008; Aygün, 2018 г.)
После сканирования с указанным разрешением и указанным числом сканирования, облака точек были объединены, и после проведения контроля, были начаты работы по приготовлению конечного продукта.
Фигура 2: Конвергентное облако точек промышленного сооружения. (Van Genchten, 2008 г.)
Моделирование таких промышленных объектов облаком точек считается одним из самых сложных работ по моделированию. Для многих программ моделирования были разработаны специальные инструменты для таких типов объектов. Эти специальные инструменты могут выполнять различные проверки сложных трубопроводов, а также моделировать трубопроводы.
Фигура 3: Моделирование промышленного сооружения. (Van Genchten, 2008 г.)
Переплетенные конструкции сооружения привлекают внимание при взгляде снаружи. Эти сети и конструкции могут быть связаны или не связаны друг с другом. Облака точек могут содержать множество ошибок, при определении металлических или плотных объектов, окрашенные в разные цвета, или объектов с высокими температурами. Ошибки, которые могут возникнуть в 3D геометрии объектов, могут вызвать затруднения у специалистов при моделировании. Поэтому в программах моделирования трубопроводов есть инструменты, которые управляют обнаружением коллизий (clash detection) специально смоделированных трубопроводов. (Aygün, 2018 г.)
Чертеж проекта на рисунке выше знаком сотрудникам таких сооружений. Эти данные указывают на то, что стратегия измерения была создана правильно и требования клиентов были учтены.
Многие владельцы промышленных предприятий заинтересованы в 3D-документации своих предприятий. Это связано с усилением правил техники безопасности и стремлением минимизировать ошибки в работе, выполняемой на объекте. В результате работ, которые проводились с использованием TLS и аналогичных методов в течение многих лет были получены очень успешные результаты. Трехмерная модель объекта, представленная в виде конечного продукта, и чертежи проекта, выполненные на модели, позволили держать под контролем работы, выполняемые на промышленных объектах.