РЕАЛЬНОСТЬ — В ВИРТУАЛЬНОСТЬ

Лазерное сканирование — основа для эффективного проектирования сложных объектов в кратчайшие сроки. Оно позволяет получить детально точную компьютерную копию реального объекта в истинных размерах. Это самая передовая технология создания цифровых трехмерных моделей объектов.

Суть технологии

Обычно для обеспечения достаточной полноты съемки объекта выполняется несколько сканов с разных мест установки прибора. Затем с использованием точных геодезических методов разрозненные сканы объединяются в общее координатное пространство. Этот процесс называется сшивка или регистрация. В итоге получается единое облако точек объекта сканирования. Таким образом, облако точек — это первичная цифровая 3D-модель.

Востребованность

Результаты сканирования актуальны для использования проектировщиками, представителями эксплуатирующих организаций (инженерами заводов, цехов, производств). С помощью 3D-моделирования может быть получена BIM-модель отсканированного здания или сооружения. Также результаты сканирования пригодятся для подготовки обмерных чертежей, выполнения различных замеров на объекте. На этапе незаконченного строительства можно использовать облако точек для поиска расхождений в построенном объекте и 3D-модели.

СПРАВКА

BIM-модель (Building Infor-mation Modeling) — информационное моделирование здания.

Как это делается

В состав трехмерного лазерного сканера входят два элемента: сканирующий модуль и лазерный дальномер, который подстроен под высокую частоту измерений. Это дает возможность проводить их как в импульсном, так и фазовом режимах. Сканирующий модуль представляет собой оптико-механическую систему, позволяющую направлять лазерный луч в нужную сторону и с большой точностью измерять величину вертикальных и горизонтальных углов приемо-передающего тракта дальномера. Импульс, который генерируется источником, направляется в сторону измеряемого объекта и проходит сквозь систему линз и зеркал. Отраженный от объекта сигнал фиксируется приемником. Микрокомпьютер и устройство измерения времени позволяют рассчитать расстояние между объектом и сканером. При последовательном смещении направления лазерного луча получают координаты всех точек измеряемого объекта. Скорость измерения составляет более 100 тыс. точек в секунду. В результате сканирования получается множество точек, по которым строится непрерывная модель. Для лучшей визуализации на множество точек можно наложить фотографию объекта.

В зависимости от поставленных задач в результате сканирования либо 3D-съемки может быть получено следующее:

— облако точек 3D-измерений (точечная трехмерная модель), которое фактически отражает положение всех элементов объекта в выбранной системе координат;

— плоские чертежи в различных масштабах от 1:50 до 1:200 с указанием фактических размеров, высотных отметок для различных элементов здания или сооружения с обозначением отклонений от проектных значений;

— трехмерная твердотельная или каркасная электронная модель. Это самый сложный и дорогостоящий результат замеров. Однако такая модель содержит наиболее полную информацию о фактической форме объекта, что особенно важно для сложных криволинейной формы.

Опыт ОАО «ГИАП»

ОАО «ГИАП» приобрело лазерный 3D-сканер Faro Focus 3D в 2013 году. За время его использования были сканированы объекты в различных организациях концерна «Белнефтехим», например в открытых акционерных обществах «Гродно Азот», «Нафтан», «Гомельский химический завод». Заказы выполнялись также для сторонних организаций.

Один из примеров использования лазерного 3D-сканера для проектных работ — это реконструкция цеха олеума в ОАО «Гродно Азот». Дело в том, что расположение объектов цеха не соответствовало проектной документации, по которой он был построен много лет назад. Специалисты института за пять рабочих дней выполнили 3D-сканирование всей площади цеха, включая эстакады, внутрицеховые помещения. В результате была получена итоговая 3D-модель в виде облака точек всего цеха. С ее помощью проектировщики смогли без выезда на место сделать необходимые замеры конструкций, посмотреть расположение оборудования, трасс трубопровода.

На базе полученной модели специалисты ОАО «ГИАП», а также проектировщики компании SAS выполнили 3D-проект реконструкции цеха. Оба проекта были совмещены с облаком точек. В итоге появилась возможность увидеть, как добавление новых трубопроводов, оборудования, конструкций повлияет на существующие объекты, определить возможные коллизии.

В 2020 году ОАО «ГИАП» приобрело новый лазерный 3D-сканер Leica RTC360, который по техническим характеристикам превосходит сканер Faro Focus 3D. Благодаря высокой скорости сканирования — 2 млн точек в секунду — значительно сокращается время выполнения задания. Сканер Leica может автоматически сшивать точки, полученные из разных мест его нахождения. Это дает возможность просмотра и навигации полученных данных в режиме реального времени, а также позволяет сократить время на обработку результатов сканирования.

Новым 3D-сканером Leica RTC360 уже производились работы в ОАО «Гродно Азот». Также в институт поступила заявка от ОАО «БЕЛАЗ» на выполнение лазерного 3D-сканирования участка технологической дороги карьера РУПП «Гранит» с получением трехмерной модели его поверхности.

С помощью такого сканера могут быть созданы цифровые двойники любых объектов.

Сегодня можно с полной уверенностью утверждать, что человечество вышло на качественно новый этап своего развития, связанный с построением глобальной информационной цифровой среды. Процессы, представленные в цифровом виде, не только средства производства, но и основной результат деятельности экономических субъектов информационного цифрового общества. Создание с минимальными затратами цифровых моделей окружающей среды — это огромный шаг в развитии цифровых технологий. Лазерное сканирование обеспечивает быстрый обмен данными между участниками общего процесса проектирования, сохранение исторических образов промышленных и гражданских объектов, а также расширяет возможности доступа проектировщиков к труднодоступным местам производственных сооружений. Несомненно, будущее — за цифровыми технологиями, и мы рассчитываем на все более широкое применение лазерного 3D-сканирования в решении актуальных задач.

Фото ОАО «ГИАП»