Использование сразу двух сканеров — Artec Leo и Ray — позволило заменить поврежденную 15-метровую трубу на плавучей нефтяной платформе

14/05/2020

Автор: Лоретта Мари Перера

На первый взгляд, задача по замене трубы кажется довольно простой. Но если сюда добавить тот факт, что высота указанной трубы — 15 метров, а также что она находится на плавучей платформе, окружена другими трубами и оборудованием в помещении высотой 18 метров, длиной 10 метров и шириной всего 3 метра, то реальная сложность проекта становится более понятной.

Сингапурская компания Asian Sealand Offshore and Marine (ASOM), которой поручили эту работу, столкнулась с тем, что невозможно было понять, как отремонтировать трубу в таком узком и тесном помещении, да еще и на борту судна. Столь ограниченная площадь означала, что специалистам будет сложно добраться до поврежденного участка, а также что риск повреждения другого жизненно важного оборудования будет очень высок. Здесь требовался абсолютно безопасный подход.

Для решения этой сложнейшей задачи специалисты ASOM обратились к партнеру Artec 3D с золотым статусом, компании Shonan Design, чтобы дополнить свой инженерно-технический опыт современными технологическими решениями. Здесь важно отметить, что весь процесс сканирования должен был проходить прямо на месте, поэтому удобнее всего было воспользоваться портативным 3D-сканером Artec Leo со встроенным дисплеем, отражающим процесс съемки в режиме реального времени.

Одновременное использование сканеров Artec Leo и Ray позволило снять и саму трубу, и всё вокруг нее. Фото предоставлено компанией ASOM.

«На первом этапе использовался Artec Ray, ЛИДАР с большим рабочим расстоянием, который позволил оцифровать геометрию помещения и прилегающей зоны. Это было необходимо для того, чтобы понять, каким образом можно демонтировать и заменить трубу», — объясняет главный специалист по технико-экономическому анализу компании Shonan Design Ли Сиоу Хое.

Настройка Artec Ray перед сканированием помещения. Фото предоставлено компанией ASOM.

Artec Ray способен оцифровывать объекты, расположенные на расстоянии до 110 метров. Это самый быстрый 3D-сканер с субмиллиметровой точностью, который идеально подходит для съемки больших объектов. Лазерная технология 3D-сканера Ray превосходно оцифровывает винты кораблей, самолеты и здания. Благодаря самой высокой в своем классе угловой точности, данные, полученные с помощью Ray, намного «чище», чем у других сканеров, а уровень «шума» — минимальный. Кроме быстрой съемки этот сканер также отличается высокой скоростью и простотой обработки данных.

Artec Ray устанавливали в девяти разных точках на нескольких доступных ровных поверхностях, таких как лестничные площадки. Из-за столь ограниченной площади специалистам не удалось установить достаточное количество меток, однако это не стало проблемой для лазерного 3D-сканера Ray, который способен снимать и совмещать кадры даже без маркеров (для их эффективности требуется обширное поле зрения и отсутствие острых углов).

«Для регистрации сканов Ray не использовались ни шахматные метки, ни сферы, — поясняет Ли. — Всего одним щелчком мыши в программе Artec Studio 14 мы запустили режим глобальной регистрации, который автоматически собрал все сканы на основе геометрии поверхности в каждом снимке. Это значительно облегчило нам работу».

Полученный с помощью Artec Ray скан внутренней части помещения и трубы.

Столь ограниченное пространство не позволяло создать полную 3D-карту помещения, но работа только начиналась. Поверх общего скана, сделанного с помощью Ray, необходимо было наложить высококачественные 3D-сканы, полученные с помощью Artec Leo. Снимки с портативного сканера тоже можно приближать, а также выделять все необходимые для производства трубы детали и снимать участки с различными помехами.

Учитывая вертикальное положение трубы и особенности геометрии помещения, там практически не было места, чтобы стоять со сканером в руках. Вместо этого двух отважных членов команды, имеющих опыт в промышленном альпинизме, обучили сканированию и технике безопасности, а затем спустили вдоль вертикального блока трубопроводов: в одной руке каждый из них держал трос, а в другой — сканер Leo.

Если вам кажется, что сканировать могут только профессионалы с многолетним опытом, перечитайте предыдущий абзац снова: двух промышленных альпинистов обучили работе с Artec Leo буквально перед началом проекта. Это еще раз доказывает, что интуитивно понятный интерфейс сканера Leo позволяет быстро освоить навык 3D-съемки.

«Сканеры Leo работают очень быстро и имеют автоматическую функцию сборки сканов, — делится своими впечатлениями один из членов команды ASOM, который непосредственно занимался съемкой трубы. — Было очень просто начать оцифровку с того места, где мы прервались».

Для работы в таком тесном помещении мужчинам пришлось спускаться вдоль трубы на тросах, держа в руках сканер Artec Leo. Фото предоставлено компанией ASOM.

Если бы существовали задачи, созданные специально для Artec Leo, этот проект непременно был бы в их числе. Благодаря тому, что в сканер встроена функция автоматической обработки данных, альпинистам удалось следить за процессом 3D-съемки в режиме реального времени, даже не имея под рукой компьютера. Кроме того, сенсорная панель управления Leo также позволяет приближать сканы и проверять, все ли элементы отсняты должным образом — и если собранных данных недостаточно, то вернуться к этому участку снова. Такой режим особенно удобен для новичков, которым приходится работать в незнакомой обстановке.

Практические занятия, которые провели для сотрудников ASOM, включали в себя отработку навыка по поиску элементов, которые можно использовать в качестве меток: это могут быть, например, лестницы или общие участки трубы. По словам директора ASOM Саймона Нь, «Для успешного выполнения работы было крайне важно хорошо знать особенности оборудования, поскольку задачи перед командой стояли непростые».

В итоге команда инженеров получила всё, что необходимо: высокоточный скан всего помещения был создан с помощью Artec Ray, а детальный снимок трубы — с помощью Artec Leo. После наложения данных с Leo поверх скана, полученного с помощью Ray, была проведена окончательная глобальная регистрация, которая безошибочно добавила снятые на Leo кадры в общий массив данных сканера Ray.

Скан с Artec Leo (цветной) после регистрации поверх скана с Ray (серый).

«Сырые данные с Leo были собраны и обработаны с учетом фонового скана трубы, полученного с помощью лидара Ray, чтобы снимок всего 15-метрового объекта имел минимально возможное количество ошибок», — поясняет Ли.

Следующим шагом после обработки скана 15-метровой трубы было создание на основе цифровой 3D-модели точного изометрического чертежа в формате 2D, по которому можно было изготавливать трубу для замены.

Это удалось сделать с помощью режима Pipe Wizard в Geomagic Design X. Затем последовало несколько изменений оригинальной конструкции для облегчения монтажа трубы, а после 3D-модель перевели в 2D-чертеж.

3D-данные с Artec Leo переведены в 3D-модель в Geomagic Design X.

Весь процесс сканирования занял два дня. Он полностью прошел на плавучей платформе с участием четырех человек, причем сам нефтекомплекс продолжал функционировать в штатном режиме.

«Использование портативного сканера Artec Leo в паре с отдельно стоящим лидаром Artec Ray позволило выполнить задачу на высочайшем уровне, — подводит итог Нь. — Мы смогли снять абсолютно все необходимые детали».

«Я считаю, что мы добились фантастических результатов: от подробного планирования до самого процесса сканирования и создания модели», — добавляет Ли.

Связаться с нами