Artec LeoとRayが協力し、沖合船上で15メートルの交換用パイプを製造

挑戦:西アフリカ沖で操業しているFPSO(浮遊生産貯蔵および荷下ろし)船の15メートルの垂直パイプが破損してしまい、船の運行を維持するために緊急の交換が必要でした。

解決法: Artec Leo, Artec Ray, Geomagic Design X

結果:  パイプの安全な取り外し、再製造、交換を容易にするために、損傷したパイプとその周辺の実物大の3Dモデルが作成されました。 

その仕事は最初は簡単なように聞こえるかもしれません。パイプを交換すること。しかし、それに加えて、そのパイプは沖合の船内にあり高さ15メートルで、部屋(高さ18メートル、長さ10メートル、幅3メートル)で他のパイプと機器に囲まれてしまっています。この時点で仕事の複雑さが明らかになり始めているでしょう。

船内でこの責任を課されていた、シンガポールのAsian Sealand Offshore and Marine(ASOM)が直面している課題は、そのような限られた密集スペースで修理を実行する方法でした。部屋の性質上、アクセスが制限され、他の重要な機器に損傷を与えるリスクがありました。そのため、手順はフェイルセーフ(起こりうる障害に対して安全な方向に動作すること)である必要がありました

この複雑な仕事を開始するために、ASOMとArtec 3Dのゴールド認定パートナーであるShonan Designは、エンジニアリングの専門知識とテクノロジーを組み合わせて、この重要な問題を解決しました。考慮すべきもう1つの要因は、すべてのスキャンを完全にその現場で行う必要があることでした。(ここでネタバレ注意:ハンドヘルドArtec Leoの画面上のリアルタイムディスプレイは、この後すぐにとても便利になります。)

Artec LeoとRay両方でパイプとその周囲をキャプチャしました。写真提供:ASOM

「最初のステップは、長距離LiDARスキャナであるArtec Rayを使用して、部屋と隣接する部屋の形状をキャプチャし、そのスペースを把握し、取り外しと交換の際に必要な手順を決定することでした」とShonan DesignのチーフアプリケーションエンジニアのLee Siow Hoe氏は言います。

部屋をスキャンする前にArtec Rayをセットアップします。写真提供:ASOM

最大110メートルの距離からスキャンできるArtec Rayは、最速かつ最も正確な3Dスキャナです。サブミリの距離精度で設計されているため、大きな物体や長距離に最適です。Rayのレーザーテクノロジーは、船のプロペラ、飛行機、そして建物に最適です。最高級の角度精度で、Rayがキャプチャするデータは他のスキャナよりもクリーンで、ノイズのレベルが最小限に抑えられます。クイックスキャンに加えて、これによって処理がより速く簡単になります。

Artec Rayは、階段の踊り場など、部屋周りの利用可能ないくつかの平らな表面の9つの異なる場所に設置されました。Rayを使用したスキャンでは、部屋の狭いスペースのため、十分なターゲットを手動では配置できませんでした。ターゲットを効果的にするには、可視性が重要であり、鋭角は推奨されません。これは、ターゲットがなくてもスキャンをして位置合わせできるRayにとっては問題ではありませんでした。

「Rayを使用したスキャンの測定にチェッカーボードまたは球体ターゲットは使用されませんでした」とLee氏は説明します。 「Artec Studio 14でのワンクリック測定は、各スキャン内の表面形状に基づいて、Rayを使用したすべてのスキャンを自動位置合わせするのに十分でした。これにより、作業が大幅に簡略化されました。」

部屋の内部とパイプのArtec Rayスキャン。

制限されたスペースは完全な3Dマップの作成を困難にしましたが、作業はまだ始まったばかりでした。フルのRay使用のスキャンに加えて、Artec Leoの高品質3Dスキャンが必要になりました。Leoのスキャンでは、交換用パイプの製造に必要な詳細を「ズームイン」してキャプチャし、障害物のある領域をスキャンすることもできます。

パイプは垂直で、部屋の設計を考慮すると、ハンドヘルドスキャナを置く場所はそれほど多くありませんでした。その代わりに、ロープアクセス技術の資格を持つ2人の勇敢なチームメンバーが、スキャンと安全性の訓練を受け、長いロープを利用して、すぐに垂直のパイプスプールを懸垂下降しました。片手にロープを持ち、もう片方はLeoを持って。

これが長年の経験を持つ熟練したスキャニングのプロが行う仕事のひとつのように聞こえてしまうならば、もう一度考えてみてください。懸垂下降した2人はその直前にArtec Leoを使用する訓練を受けたばかりです。その訓練は分かりやすく、ユーザーフレンドリーなLeoのデザインが証明されることになりましたが。

「Leoスキャナは高速で、自動調整により、中断したところからスキャンを再開するのは楽でした」とASOMスキャンチームのメンバーは言いました。

このようにとても狭いスペースの中で働いていた男性らは、Artec Leoを片手にパイプを懸垂下降しました。 提供の写真提供:ASOM

もしArtec Leoのために作成された仕事があったとしたら、これはまさにその1つでしょう。搭載された自動処理により、その男性のスキャンは、コンピューターがなくてもスキャンがリアルタイムで作成されていることを確認できました。Leoのタッチスクリーンパネルを使用すると、ユーザーはズームインして、すべてが適切にキャプチャされたかどうかを確認できます。キャプチャされていない場合は、ユーザーが見逃した可能性のある領域に再度アクセスできます。この機能は、慣れていない環境で初めてのユーザーに特に役立ちます。

ASOMの従業員に実施された実践的な訓練には、適切なターゲットとして採用できるもの(たとえば、階段や共通のパイプエリア)についての練習が含まれていました。 ASOMのディレクターであるSimon Ng氏は、次のように述べています。「機器に精通していることが、課題が提起されて仕事を成功させるために不可欠でした。」

Artec Rayが提供する、部屋全体の非常に正確なスキャンと、Artec Leoを介して利用できるパイプの焦点を絞った詳細なスキャンにより、チームは必要なすべてを備えていました。 Leo使用のスキャンからのデータをRay使用のスキャンに重ねた、最終的なグローバル測定により、LeoのデータがRayのデータと完全に一致することが保証されました。

Rayスキャン(灰色)に対して測定されたArtecLeoスキャン(色付き)。

「Leoの生データは、Rayのパイプスキャンをバックボーンとして使用して、さらに調整および処理されたため、Leo使用の全長15メートルのスキャンで、エラーの蓄積が最小限に抑えられました」とLee氏は言います。15メートルのパイプのスキャンが処理されたら、次のステップは、デジタル3Dスキャンデータを正確な2Dアイソメ図に変換して、代替品を作成することでした。

これは、Geomagic Design Xのパイプウィザード機能を使用して実現され、インストールを容易にするために元の設計にいくつかの変更が加えられ、2D図面に組み込まれました。

Artec Leoからの3Dスキャンデータは、Geomagic Design Xで3Dモデルに変換されます。

このスキャニングプロジェクトは、FPSOが運用を継続している間に4人の現場のチームによって、2日間で完了しました。

「ハンドヘルドArtec Leoと独立型のスキャナであるArtec Rayの組み合わせは、非常に大きな違いをもたらしました。このようにして、必要なすべての詳細を取得することができました。」とNg氏は言います。

「その詳細な計画と実行を通して、スキャニングとモデリングの素晴らしい結果が得られたのだと思います。」とLee氏は付け加えます。

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