isicad: Лазерное сканирование территории Череповецкого металлургического комбината ОАО «Северсталь» для решения задач реконструкции

В июле 2012 сотрудниками компании «Триметари» завершены инженерно-геодезические изыскания методом наземного лазерного сканирования территории Череповецкого металлургического комбината ОАО «Северсталь», г. Череповец. Работы по сканированию существующих инженерных конструкций проводились с целью последующего отображения их в трехмерной модели для проектировании новых установок.

3D сканирование Череповецкого металлургического комбината

Назначение созданной трехмерной модели промышленного объекта — использование в качестве основы при проектировании реконструкции. Проектная организация, выполняющая работы по реконструкции металлургического комбината, использует в своей работе САПР AVEVA PDMS. Поэтому результат работ — 3D модель — была интегрирована в PDMS. Дальнейшее проектирование новых установок велось с учетом геометрических параметров существующих, что позволяет значительно сократить количество коллизий на этапе монтажа.

"Существует несколько вариантов передачи данных сканирования в формат AVEVA PDMS, начиная от облака точек и заканчивая полностью интеллектуальной моделью«,- отмечает генеральный директор компании «Триметари» Михаил Аникушкин. «В настоящем проекте мы использовали комбинацию различных методов, для того чтобы максимально удовлетворить нужды проектировщиков и удержать стоимость и сроки проекта в рамках. Такой гибкий подход дает наибольший эффект — проектная организация оплачивает только действительно необходимые работы. На некоторых участках вполне достаточно облака точек для того, чтобы, например, страссировать новый трубопровод, в то время как в соседнем цехе, насыщенном оборудованием, не обойтись без геометрической модели. Существенную роль играют и сроки работ — облако точек можно получить уже через несколько дней по окончанию полевого этапа, в то время как интеллектуальная модель требует определенной камеральной работы группы инженеров.»

Лазерное сканирование внутрицеховых помещений сканером Surphaser 25HSX

Полевой этап работ занял три дня, за это время была отсканирована территория площадью 2,5 гектара, включая внутрицеховые помещения, эстакады, этажерки и технологические установки. Полевые работы выполнялись лазерными сканерами Leica ScanStation2, Surphaser 25HSX. Всего в процессе работ было выполнено более сотни точек стояния лазерного сканера.

Значительная часть работы по сканированию была выполнена с использованием автолаборатории Мобискан.

Лазерное сканирование с помощью автолаборатории

Использование автолаборатории лазерного сканирования дает следующие преимущества:

сокращение времени на перевозку сканирующей системы от станции к станции, на развёртывание и свёртывание сканирующей системы,
увеличение площади покрытия при сканировании с мачты, уменьшение негативного влияния теней,
повышение безопасности сотрудников при работе на действующих опасных производствах,
возможность комфортного, многодневного пребывания на удаленных от населенных пунктов объектах, минимизация воздействия негативных внешних факторов на рабочий процесс,
сохранность оборудования во время работы и транспортировки.

Для объединения данных в единую СК использовался метод обратной засечки. Для его реализации на объекте крепились специальные марки, координаты которых измерялись с каждой станции. В дальнейшем на камеральном этапе эти координаты использовались для расчета коэффициентов аффинного преобразования для трансформации системы координат каждой станции.

Результатом полевого этапа лазерного сканирования является массив данных в виде координат XYZ — облако точек.

3D модель Череповецкого металлургического комбината

Камеральная обработка результатов проводилась в четыре этапа:

регистрация данных лазерного сканирования, объединение облака точек в единую модель;
фильтрация и сегментирование облака точек;
построение 3d модели металлоконструкций, трубопроводов, оборудования, несущих конструкций и вписывание в облако точек;
редактирование, объединение, оптимизация и экспорт модели.

3D модель Череповецкого металлургического комбината

В результате объединения данных 3d сканирования в единое «облако точек» достигнута среднеквадратическая погрешность 9 мм.

При построении трехмерной векторной модели использовались геометрические примитивы (цилиндры, сферы, плоскости, выдавленные плоскости). Для металлоконструкций (уголки, каналы, швеллеры, Т-образная балка) использовался соответствующий сортамент ГОСТ. Смоделированные элементы позиционировались при помощи автоматической и полуавтоматической функции вписывания геометрии в облако точек.

3D модель Череповецкого металлургического комбината

В результате инженерно-геодезических изысканий методом наземного лазерного сканирования территории ЧМК ОАО «Северсталь», г. Череповец, компанией «Триметари» создана трехмерная векторная модель промышленных сооружений, включая строительные конструкции, технологическое оборудование, внутрицеховые помещения. Модель представлена в форматах AVEVA PDMS, Autodesk DWG, Microstation DGN. Созданная 3D модель послужила основой для проектирования реконструкции металлургического производства.