При проектировании реконструкции промышленных объектов необходимы точные и актуальные пространственные данные, необходима информация о геометрии реконструируемого производства. Получить такие данные можно путем векторизации чертежей, как правило проектных, устаревших и неполных или путем проведения комплекса геодезических изысканий на объекте. Зачастую чертежи были утеряны, повреждены или вообще отсутствуют. В таком случае необходимы изыскания, необходимо быстро и точно измерить сложное сооружение, например, цех, промплощадку и представить результат в цифровом трехмерном виде, результат, который возможно будет использовать в качестве основы для проектирования в САПР-системе. В настоящее время существует технология, с помощью которой можно решить задачу получения точной трехмерной модели комплексного сооружения – это технология трехмерного наземного лазерного сканирования.
Наземное лазерное сканирование (НЛС) — технология получения точной трехмерной цифровой модели объектов, не имеющая аналогов по скорости и производительности съемки.
Области применения 3D лазерного сканирования в промышленности
Лазерное сканирование промышленных объектов выполняется при:
- реконструкции цехов и промышленных площадок,
- проектировании и строительстве новых объектов,
- тарировке нефтеналивных резервуаров,
- создании 3D-модели предприятия для АСУП в целях повышении эффективности эксплуатации,
- модернизации, проектировании, постройки судов и платформ.
Наибольшее количество проектов с привлечением лазерного сканирования выполняется в отраслях:
- нефтегазовая,
- химическая,
- металлургия,
- энергетика,
- целлюлозно-бумажная,
- фармацевтическая,
- судостроение и шельф.
Реконструкция цехов и промышленных площадок
При реконструкции цехов и промышленных площадок, насыщенных технологическим оборудованием, большое значение имеет пространственная информация о существующем технологическом оборудовании и строительных конструкциях. Подобная информация может храниться и обрабатываться в виде плоских чертежей на бумажном носителе (которые, к тому же нередко не соответствуют действительности), а может – в виде актуальной трехмерной модели. 3D модель существующего производства позволяет не только правильно спроектировать реконструкцию, но и существенно (от 0.3% до 10%) снизить затраты на устранение коллизий на этапе строительно-монтажных работ, что в конечном счете удешевляет и ускоряет весь процесс реконструкции предприятия.
Существует несколько способов построения 3D модели существующего технологического оборудования, все они так или иначе связаны с измерениями. Самый современный и эффективный из них – метод наземного лазерного сканирования. Метод широко применяется для проведения комплексных измерений в трехмерном пространстве. Эффект от применения 3D сканирования по достоинству оценен проектными организациями России и стран зарубежья. Ни один масштабный проект по реконструкции промышленного объекта без применения лазерного сканирования на Западе невозможен. Всего за 10 лет технология лазерного сканирования изменила представления о геодезических измерениях промышленных объектов и позволила упростить и удешевить процесс реконструкции. AVEVA, Intergraph, Bentley, Autodesk ‑ крупнейшие мировые производители САПР включают в свое программное обеспечение функции по работе с данными лазерного сканирования. Знание о существующем производстве «AS IS», т.е. “как есть”, полученное не со старых чертежей, не путем сотен измерений вручную, а посредством высокопроизводительного лазерного 3D-сканера, позволяет значительно повысить качество проектирования и сэкономить на этапе строительства.
Строительство новых объектов
При осуществлении контроля за строительством промышленных и гражданских зданий и сооружений вместо традиционных оптических и спутниковых средств измерений целесообразней использовать лазерное 3D сканирование. Основное преимущество лазерного сканирования в этом случае – оперативность получаемых данных. На объектах с высокими темпами строительства, высокой плотностью и большим количеством объектов контроля необходимо держать бригаду специалистов, ежедневно проводящих геодезические измерения. Помимо высокой стоимости таких работ неизбежен человеческий фактор, приводящий к затягиванию сроков и удорожанию строительных работ. Применение 3D лазерного сканирования позволяет минимизировать влияние человеческого фактора за счет высокой степени автоматизации процесса сбора данных. Мониторинг строительно-монтажных работ с помощью лазерного сканирования позволяет регулярно актуализировать информацию о текущем состоянии строительства, контролировать ход работ, оперативно корректировать календарно-сетевой график. 3D сканирование позволяет быстро получить ответ не только на вопрос «что построено?», но и на вопрос «как построено?». Совмещение моделей «как есть» или «как построено» с проектной моделью «как спроектировано» позволяет выявить коллизии, ошибки строительства на раннем этапе, снизить риски выхода за пределы графика и бюджета строительства.
На сегодняшний момент лазерное сканирование является наиболее эффективной технологией для получения трехмерной модели здания и сооружения на любом из этапов строительства для использования в BIM системе.
Тарировка нефтеналивных резервуаров.
После постройки или реновации нефтеналивного резервуара (как стационарного, так и размещенного на речном или морском судне) возникает необходимость в построении тарировочных таблиц, определяющих зависимость объема жидкости от уровня налива. Скорость получения пространственной геометрической информации о резервуаре методом лазерного сканирования позволяет создавать тарировочные таблицы быстрее и точнее существующих ручных методов. Кроме того, лазерное сканирование существенно упрощает контроль геометрии резервуара.
Автоматизированные системы управления предприятием
При эксплуатации предприятий, связанных со сложными, распределенными в пространстве производствами целесообразно использовать автоматизированные системы управления предприятием (АСУП), использующие трехмерные модели производств, созданные методом 3D лазерного сканирования. Модели применяются для:
- планирования работы предприятия,
- обучения сотрудников предприятий, в том числе удаленных, связанных с повышенной опасностью,
- прогнозирования ЧС, планирования ликвидации последствий ЧС,
- решения вопросов безопасности,
- инвентаризации оборудования.
Формат конечного результата, совместимость с САПР
По окончанию работ по лазерному сканированию заказчику могут передаваться следующие материалы:
- трёхмерная геометрическая твердотельная модель промышленного оборудования в форматах AVEVA PDMS, E3D, Intergraph SmartPlant, Intergraph SmartMarine, Bentley Microstation, Autodesk AutoCAD, Revit и др.,
- интеллектуальная 3D-модель в форматах AVEVA PDMS, Intergraph SmartPlant,
- точечная модель (облако точек),
- топографический план М1:1000, М1:500, М1:200 и крупнее, набор чертежей (планы, разрезы), схем, всевозможных измерений в графическом и табличном видах (координаты, расстояния, радиусы, уклоны и т.д.), тарировочная таблица,
- трехмерная модель в виде нерегулярной сети (TIN-модель) в форматах STL, OBJ, VRML, X3D, U3D, PLY, 3D модель в виде NURBS-поверхности в форматах IGES, STEP,
- карта отклонений реального объекта от проекта,
- трехмерная модель в интерактивной среде («бродилка»), видеоролик с залетом,
- отчёт о выполненной работе, включая отчет о построении сети съёмочного обоснования, отчёт о геопривязке, отчёт о проверке точности.
Импорт данных сканирования в САПР возможен в трех видах:
- облако точек,
- твердотельная геометрическая (примитивная) 3D модель,
- интеллектуальная 3D модель.
Облако точек является наиболее оперативным и низкозатратным результатом. Производители САПР AVEVA, Intergraph, Autodesk и др. уже имеют готовые решения для работы с облаком точек. Например, AVEVA Laser Modeller, E3D работают непосредственно с облаком точек. В дополнение к ним существует целый ряд компаний, выпускающих плагины для распространенных САПР: Kubit, Leica Geosystems, VirtualGEO и др. Подобные плагины способны не только загружать облака точек в стандартные системы проектирования, но и выполнять обработку на достаточно серьезном уровне. Облако точек является пространственной подложкой для дальнейшего проектирования и несет в себе информацию только о геометрии объекта. При этом возможно пользоваться непосредственно облаком точек при проектировании промышленного объекта, а возможно построить 3D модель существующего промобъекта в самой среде САПР.
Во втором случае создание твердотельной геометрической модели по облаку точек производится в специализированном программном обеспечении на нашей стороне. В итоге заказчик получает файл с готовой геометрической моделью.
В третьем случае по облаку точек строится интеллектуальная 3D модель. Для создания модели используются спецификации, стандартные или полученные от заказчика.
Зачастую целесообразно использовать комбинацию двух подходов – часть территории смоделировать, а на оставшуюся часть иметь облако точек. При этом часть модели может иметь примитивный геометрический вид, а часть – интеллектуальный.
Услуги по лазерному сканированию
Компания Триметари Консалтинг имеет большой опыт в лазерном сканировании и моделировании промышленных объектов. Информация о части выполненных проектов доступна в разделе Проекты. Помимо работ по лазерному сканированию компания предоставляет услуги по обучению, консалтингу и сопровождению проектов. Для получения полного референц-листа, подтверждающего квалификацию компании, заказа работ по лазерному сканированию, расчета стоимости лазерного сканирования свяжитесь с нами посредством страницы Контакты.