1 Zbigniew Figiel, Piotr Dzikowicz Skanowanie 3D przy projektowaniu i realizacji inwestycji w Koksownictwie
2 Plan prezentacji 1. Skanowanie laserowe 3D informacje ogólne; 2. Proces skanowania; 3. Proces tworzenia chmury punktów; 4. Chmura punktów w projektowaniu w koksowni; 5. Podsumowanie.
3 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.
4 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.
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. Dokładność 5 PARAMETR Błąd liniowości Zasięg Prędkość skanowania SPECYFIKACJA 1 mm Do 79 m 1 mln pkt/sec
6 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.
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.
8 Proces tworzenia chmury punktów Łączenie chmury punktów za pomocą programu Z+F Laser Control.
9 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.
10 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni 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
11 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Kolorowa chmura punktów
12 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Zdjęcie Obraz chmury punktów
13 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Chmura punktów film
14 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Mierzenie odległości w programie Autodesk ReCap.
15 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Kubit PlantPointsense przykłady wykrywania średnicy rur i wymiarów profili stalowych
16 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Porównanie wybudowanych obiektów z modelem 3D Wzmocnienie zgodne z projektem Wzmocnienie niezgodne z projektem
17 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Porównanie wybudowanych obiektów z modelem 3D Poziom wybudowanej rury Poziom prawidłowy
18 Chmura punktów w projektowaniu w koksowni Analiza odchyłek rurociągu
19 Podsumowanie 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.
DZIĘKUJE ZA UWAGĘ!