挑戰:西非近海區一艘FPSO(浮式儲油卸油裝置)輪船上有一根15米長的垂直管道破裂,急需更換保證正常生產。
解決方案:Artec Leo, Artec Ray, Geomagic Design X
效果:為受損管道和周圍環境製作等比例3D模型,協助受損管道的移除、更換和組裝。
最初,這項任務聽起來很簡單:更換一根管道。但這跟管道長15米,位於一艘近海輪船高18米、長10米、寬3米的小房間裡,周圍還佈滿其他管道和設備,這下聽起來就沒那麼簡單了。
新加坡 Asian Sealand Offshore and Marine (ASOM)接受了這項需要在船上完成的任務,他們面臨的第一大挑戰就是如何在這麼狹小擁擠的空間內維修。房間的大小意味著肯定有部分管道接觸不到,而且還要小心不破壞其他重要管道。整個流程容不得半點差錯。
在啟動這項高難度任務時,ASOM和Artec 3D金牌授權經銷商結合他們的工程技能和科技來解決這一難題。整個掃描過程必須在船隻上進行,這是另一個需要考慮的因素。(劇透:掌上型 Artec Leo的即時屏顯會讓這一切變得很輕鬆。)
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配合Artec Leo和Ray捕獲管道和周圍環境。ASOM供圖。
“第一步就是使用遠距雷射雷達掃描器Artec Ray獲取管道所在房間和隔壁房間內部的幾何,來確定空間環境和移除更換的順序,” Shonan Design的首席應用工程師Lee Siow Hoe表示。
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掃描房間前搭建Artec Ray。ASOM供圖。
Artec Ray可以掃描110米以內的物體,是速度最快、準確度最高的3D掃描器。遠距精度達亞毫米級,非常適合掃描遠距大型物體。Ray的雷射技術也十分適合輪船螺旋槳、飛機、樓房的掃描。Ray的角精度屬同類產品最佳,擷取的資料比其他掃描器都乾淨,噪點水準達到最低。不僅提升了掃描速度,也使後期處理又快又輕鬆。
Artec Ray被放在房間內僅有的幾處平面上,比如樓梯平臺,共掃描了9個不同位置。對Ray而言,狹小的房間也意味著無法手動放置標靶。為找到有效標靶,能見度是關鍵,還要避免銳角 — — 但這對Ray而言完全不是問題,它可以在沒有標靶的條件下掃描和對齊。
“Ray掃描配準時沒有使用棋盤格或標靶球,”Lee解釋道。“基於每份掃描的曲面幾何,Artec Studio 14一鍵配準功能足以將所有Ray的掃描自動對齊。這極大簡化了處理工序。”
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房間內部和管道的Artec Ray掃描。
狹小侷促的空間也為完整3D映射的製作提出了挑戰,但這只是開始。除了Ray產生的完整掃描,還需要Artec Leo製作的高品質3D掃描。Leo掃描可以“放大”擷取的替換管道必要細節,並補充被遮擋的區域。
因為這根管道是垂直的,考慮到房間佈局,沒有站立空間讓工作人員拿著掌上型掃描器操作。於是,有兩名勇敢的團隊成員掌握了繩索技術,經過安全掃描培訓後,他們用長繩綁住,順著管道往下降 — — 一手握繩,一手握Leo。
如果你覺得這一定是兩位有著多年豐富經驗的掃描專家,那可就錯了:這兩位都是最近剛接手Artec Leo培訓的新手。培訓內容簡單易懂,再次證明了Leo簡單友好的設計。
“Leo掃描器速度飛快,加上自動對齊功能,接續掃描非常簡單,”ASOM掃描團隊一名成員表示。
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工作人員在狹小空間內,帶著Artec Leo順著管道下降。ASOM供圖。
如果有為Artec Leo量身定做的任務,那本專案必是其中之一:機載自動處理功能讓操作人員即時查看掃描情況,無需依賴電腦。Leo的觸控式螢幕也支援使用者放大查看資料是否完整 — — 若沒有,可即時補充。這一功能對於在陌生環境下第一次掃描的使用者來說尤為有用。
面向ASOM員工提供的實用培訓練習物件是他們可能需要掃描的任何物體,例如樓梯、公共管道區。“考慮到任務難度,熟悉設備對專案能否成極為重要,” ASOM負責人Simon Ng說道。
有了Artec Ray製作的高精度全屋掃描和Artec Leo製作的管道細節掃描,所有資料就全部到位了。全域配準將Leo掃描融合到Ray掃描中,可確保Leo和Ray的資料完美貼合。
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Artec Leo掃描(彩色)配準到Ray掃描(灰色)上。
“Leo的原始資料是以Ray的管道資料作為基礎參照進行對齊和處理的,這樣的話,整個15米的Leo掃描資料錯誤率就能保證最低,”Lee說道。
15米管道的掃描處理完後,接下來就要將數位3D掃描資料轉換成精準的2D等角圖,以製作替換管道。
此步驟是透過Geomagic Design X中的Pipe Wizard功能實現的,另外,還對原始設計進行了些微改動,方便安裝,這些改動也呈現在2D圖紙中。
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Artec Leo的3D掃描資料在Geomagic Design X中轉換為3D模型。
輪船上四名員工組成的團隊兩天內完成了掃描專案,期間FPSO始終沒有中斷工作。
“配合使用掌上型Artec Leo和獨立Artec Ray起了不小的作用。這樣一來,我們就能捕獲所有必要細節,”Ng說道。
“從細緻規劃到實施,我認為我們的掃描和建模結果非常成功,”Lee補充道。
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