Artec Leo和Ray联袂在近海轮船上制作15米的替换管道

作者:Loretta Marie Perera

挑战:西非近海区一艘FPSO(浮式储油卸油装置)轮船上有一根15米长的垂直管道破裂,急需更换保证正常生产。

解决方案:Artec Leo, Artec Ray, Geomagic Design X

效果:为受损管道和周围环境制作等比例3D模型,协助受损管道的移除、更换和组装。

最初,这项任务听起来很简单:更换一根管道。但这跟管道长15米,位于一艘近海轮船高18米、长10米、宽3米的小房间里,周围还布满其他管道和设备,这下听起来就没那么简单了。

新加坡 Asian Sealand Offshore and Marine (ASOM)接受了这项需要在船上完成的任务,他们面临的第一大挑战就是如何在这么狭小拥挤的空间内维修。房间的大小意味着肯定有部分管道接触不到,而且还要小心不破坏其他重要管道。整个流程容不得半点差错。

在启动这项高难度任务时,ASOM和Artec 3D金牌授权经销商Shonan Design结合他们的工程技能和科技来解决这一难题。整个扫描过程必须在船只上进行,这是另一个需要考虑的因素。(剧透:手持式 Artec Leo的实时屏显会让这一切变得很轻松。)

配合Artec Leo和Ray捕获管道和周围环境。ASOM供图。

“第一步就是使用远距激光雷达扫描仪Artec Ray捕获管道所在房间和隔壁房间内部的几何,来确定空间环境和移除更换的顺序,” Shonan Design的首席应用工程师Lee Siow Hoe表示。

扫描房间前搭建Artec Ray。ASOM供图。

Artec Ray可以扫描110米以内的物体,是速度最快、准确度最高的3D扫描仪。远距精度达亚毫米级,非常适合扫描远距大型物体。Ray的激光技术也十分适合轮船螺旋桨、飞机、楼房的扫描。Ray的角精度属同类产品最佳,捕获的数据比其他扫描仪都干净,噪点水平达到最低。不仅提升了扫描速度,也使后期处理又快又轻松。

Artec Ray被放在房间内仅有的几处平面上,比如楼梯平台,共扫描了9个不同位置。对Ray而言,狭小的房间也意味着无法手动放置标靶。为找到有效标靶,能见度是关键,还要避免锐角——但这对Ray而言完全不是问题,它可以在没有标靶的条件下扫描和对齐。

“Ray扫描配准时没有使用棋盘格或标靶球,”Lee解释道。“基于每份扫描的曲面几何,Artec Studio 14一键配准功能足以将所有Ray的扫描自动对齐。这极大简化了处理工序。”

房间内部和管道的Artec Ray扫描。

狭小局促的空间也为完整3D映射的制作提出了挑战,但这只是开始。除了Ray生成的完整扫描,还需要Artec Leo制作的高品质3D扫描。Leo扫描可以“放大”捕获替换管道的必要细节,并补充被遮挡的区域。

因为这根管道是垂直的,考虑到房间布局,没有站立空间让工作人员拿着手持式扫描仪操作。于是,有两名勇敢的团队成员掌握了绳索技术,经过安全扫描培训后,他们用长绳绑住,顺着管道往下降——一手握绳,一手握Leo。

如果你觉得这一定是两位有着多年丰富经验的扫描专家,那可就错了:这两位都是最近刚接手Artec Leo培训的新手。培训内容简单易懂,再次证明了Leo简单友好的设计。

“Leo扫描仪速度飞快,加上自动对齐功能,接续扫描非常简单,”ASOM扫描团队一名成员表示。

工作人员在狭小空间内,带着Artec Leo顺着管道下降。ASOM供图。

如果有为Artec Leo量身定做的任务,那本项目必是其中之一:机载自动处理功能让操作人员实时查看扫描情况,无需依赖计算机。Leo的触摸屏也支持用户放大查看数据是否完整——若没有,可及时补充。这一功能对于在陌生环境下第一次扫描的用户来说尤为有用。

面向ASOM员工提供的实用培训练习对象是他们可能需要扫描的任何物体,例如楼梯、公共管道区。“考虑到任务难度,熟悉设备对项目能否成至关重要,” ASOM负责人Simon Ng说道。

有了Artec Ray制作的高精度整屋扫描和Artec Leo制作的管道细节扫描,所有数据就全部到位了。全局配准将Leo扫描融合到Ray扫描中,可确保Leo和Ray的数据完美贴合。

Artec Leo扫描(彩色)配准到Ray扫描(灰色)上。

“Leo的原始数据是以Ray的管道数据作为基础参照进行对齐和处理的,这样的话,整个15米的Leo扫描数据错误率就能保证最低,”Lee说道。

15米管道的扫描处理完后,接下来就要将数字3D扫描数据转换成精准的2D等角图,以制作替换管道。

该步是通过Geomagic Design X中的Pipe Wizard功能实现的,另外,还对原始设计进行了些微改动,方便安装,这些改动也体现在了2D图纸中。

Artec Leo的3D扫描数据在Geomagic Design X中转换为3D模型。

轮船上四名员工组成的团队两天内完成了扫描项目,期间FPSO始终没有中断工作。

“配合使用手持式Artec Leo和独立Artec Ray起了不小的作用。这样一来,我们就能捕获所有必要细节,”Ng说道。

“从细致规划到实施,我认为我们的扫描和建模结果非常成功,”Lee补充道。

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