View
12
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Skanowanie 3D przy projektowaniu i realizacji
inwestycji w Koksownictwie
1
Zbigniew Figiel, Piotr Dzikowicz
KO
KSO
PR
OJEK
T
1. Skanowanie laserowe 3D – informacje ogólne;
2. Proces skanowania; 3. Proces tworzenia chmury
punktów; 4. Chmura punktów w
projektowaniu w koksowni; 5. Podsumowanie.
2
KO
KSO
PR
OJEK
T
Plan prezentacji
Skanowanie 3D – informacje ogólne
Skanowanie przestrzenne laserem ( Skaning 3D) to jedna z techniki
inżynierii odwrotnej (ang. reverse engineering) polegająca
na optycznym pomiarze obiektów trójwymiarowych.
Pomiar następuje poprzez wyznaczenie współrzędnych punktów,
z wysoką precyzją, na powierzchni badanego obiektu. Efektem
pomiaru jest zbiór punktów zwanych chmurą punktów – ang. point
cloud.
Ze względu na swoje zalety taki jak np. wysoka precyzja
w stosunkowo krótkim czasie pomiaru skaning laserowy znalazł
zastosowania wielu dziedzinach życia człowieka, przede wszystkim
związanym z przemysłem.
3
KO
KSO
PR
OJEK
T
Skanowanie - technologia
Skanery laserowe wykorzystują światło lasera jako nośniki informacji. Najpopularniejszy układ pomiarowy skanera składa się ze źródła promieniowania (laser), lustra obrotowego (sterownie), odbiornika (przetwornik CCD). Odbite światło lasera od obiektu przestrzennego pozwala na określenie współrzędnych punktu [x,y,z] „trafionego” przez skaner, a także współczynnika intensywności odbicia sygnału świetlnego [i]. Dzięki temu możemy określić współrzędne w przestrzeni, ale również odcień badanego punktu. Dodatkowo montując aparat fotograficzny zintegrowany ze skanerem istnieje możliwość rejestracji współrzędnych RGB, co umożliwia otrzymanie rzeczywistej barwy punktu, a co za tym idzie kolorowej chmury punktów.
4
KO
KSO
PR
OJEK
T
Skanowanie - technologia
Skanery laserowe różnią się między sobą systemem pomiaru odległości: • Metoda impulsowa – polega na pomiarze czasu, w którym
sygnał pokonuje drogę od skanera do mierzonego obiektu 3D i z powrotem
• Metoda fazowa – bazuje na pomiarze różnicy lub przesunięcia w fazie między transmitowanym, a odbieranym sygnałem (wykorzystując sinusoidalną charakterystykę sygnału laserowego)
Koksoprojekt wykorzystuje do swoich zadań skanery fazowe Z+F 5006h.
5
KO
KSO
PR
OJEK
T
PARAMETR SPECYFIKACJA
Błąd liniowości ≤ 1 mm
Zasięg Do 79 m
Prędkość skanowania 1 mln pkt/sec
Dokładność
Proces skanowania
Wykonywanie pomiarów skanerem
Pomiar wykonuje się ustawiając skaner w ten sposób by mierzony obiekt był osiągalny przez laser skanera. Następną czynnością jest wypoziomowanie skanera za pomocą poziomicy umieszczonej na podstawie skanera. Ze względu na technologię użytą do pomiarów skanerem 3d, odpowiednie ustawienie skanera jest bardzo istotne dla jakości pomiarów. Podczas pomiarów należy zwrócić uwagę na takie czynniki, które determinują nam proces skanowania: • Warunki meteorologiczne; • Kolor mierzonego obiektu; • Gładkość, rodzaj mierzonego obiektu; • Ruchu obiektów.
6
KO
KSO
PR
OJEK
T
Proces tworzenia chmury punktów
Z jednej pozycji skanera otrzymujemy chmurę punktów, która tylko częściowo objęła mierzony obiekt. Aby pomierzyć cały obiekt należy wykonać chmurę punktów z kilku pozycji. Aby połączyć (zarejestrować) chmury punktów należy użyć punktów referencyjnych tzw. ”target-ów”, które są widoczne na zależnych od siebie chmurach punktów.
7
Rzadziej stosowana jest metoda łącznia skanów poprzez porównanie tych samych obszarów sąsiednich chmur (cloud to cloud), która wymaga zwiększenia ilości pozycji położenia skanera.
KO
KSO
PR
OJEK
T
Proces tworzenia chmury punktów
Łączenie chmury punktów za pomocą programu Z+F Laser Control.
8
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
Skanerów 3D, ze względu na „bezdotykowy” pomiar możemy używać, w większości obiektów Koksowni. Ze względu na specyfikę obiektów w koksowni (szare, czarne), należy zwiększyć ilość pozycji z których będziemy skanować w stosunku do obiektów np. budownictwa komunalnego. Projektowanie przy użyciu chmury punktów pozwala na: • Zwiększeniu dokładności projektów, uwzględniając
rzeczywiste ustawienie geometryczne obiektów, Szczególnie jest to istotne podczas modernizacji,
• Przyspiesza proces rozpoczęcia projektowania w duży przedsięwzięciach,
• Precyzyjnie dopasowanie konstrukcji do istniejącego obiektu,
• Porównanie wybudowanej instalacji z trójwymiarową reprezentacją obiektu.
9
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów ze względu na dużą ilość danych, które składają się na jej strukturę, sprawia w programach inżynierskich sporo problemów z poprawnym działaniem. Wiodący producenci oprogramowania inżynierskiego w ostatnich latach kładą duży nacisk na rozwój algorytmów pozwalających wydajne projektowanie przy użyciu chmury punktów. Koksoprojekt bazując na rozwiązaniach firmy Autodesk, chmurę punktów wykorzystuje w programach: • AutoCad , AutoCAD Plant 3D – projektowanie • Inventor - projektowanie • Navisworks - koordynacja branż • ReCap – zarządzanie chmurą punktów • Kubit Plant PointSense – nakładka na Autocad’a
pozwalająca „wyciągnąć” z chmury punktów obiekty 3D
10
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
11
Kolorowa chmura punktów
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
12
Zdjęcie Obraz chmury punktów
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
13
Chmura punktów film
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
14
Mierzenie odległości w programie Autodesk ReCap.
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
15
Kubit PlantPointsense przykłady wykrywania średnicy rur i wymiarów profili stalowych
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
Porównanie wybudowanych obiektów z modelem 3D
16
Wzmocnienie zgodne z projektem
Wzmocnienie niezgodne z projektem
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
Porównanie wybudowanych obiektów z modelem 3D
Poziom wybudowanej rury
Poziom prawidłowy
17
KO
KSO
PR
OJEK
T
Chmura punktów w projektowaniu w koksowni
18
Analiza odchyłek rurociągu
KO
KSO
PR
OJEK
T
Podsumowanie
19
Skaning laserowy wymaga rzetelnych danych geodezyjnych i wysokiego poziomu wiedzy inżynierskiej. Chmura punktów podczas projektowania instalacji koksowniczych jest bardzo pomocna, bowiem pozwala doskonale zinwentaryzować wybudowany obiekt w odniesieniu do projektów technicznych, wykonywanych w postaci modelu 3D. Skaning laserowy może być również używany do bieżącej inwentaryzacji budynków i budowli oraz instalacji w całym zakładzie koksowniczym i innych.
KO
KSO
PR
OJEK
T
DZIĘKUJE ZA UWAGĘ!
KO
KSO
PR
OJEK
T
Recommended