某油田聯(lián)合站改擴建工程中三維激光掃描的運用,光學論文

某油田聯(lián)合站改擴建工程中三維激光掃描的運用,光學論文內(nèi)容摘要：根據(jù)三維掃描和PDMS在某工程中的實際使用情況,扼要梳理了三維激光掃描和PDMS的主要特點、項目施行的工作流程和施行經(jīng)過中應(yīng)注意問題。將三維掃描的簡單精到準確與PDMS直觀高效有機的結(jié)合在一起,將這兩項技術(shù)運用在點云掃描、逆向建模、模型搭建、碰撞檢測等方面,最終到達了提升工作效率、減少管線碰撞的目的。本文本文關(guān)鍵詞語語：激光掃描;PDMS;三維設(shè)計;逆向建模;改擴建;Abstract：Basedontheactualuseof3DscanningandPDMSinaproject,thepaperbrieflyreviewsthemainfeaturesof3DlaserscanningandPDMS,theworkflowofprojectimplementation,andtheissuesthatshouldbeaddressedintheimplementationprocess.Combiningthesimplicityandaccuracyof3DscanningwiththeintuitiveandhighefficiencyofPDMS,thesetwotechnologiesareusedinpointcloudscanning,reversemodeling,modelbuilding,collisiondetection,etc.,andfinallyachieveimprovedworkefficiencyandreducedpipelinecollisions.purpose.Keyword：laserscanning;PDMS;three-dimensionaldesign;inversemodeling;reconstructionandextension;當下油田地面工程中的站場改擴建項目普遍存在下面難點和問題:原設(shè)計圖紙與現(xiàn)場情況變化較大,距離、安裝方式等可參考性不高,對已建設(shè)施的圖紙重繪工作量較大;現(xiàn)場管道布置撲朔迷離,極易存在測量盲點,造成二次復(fù)測;人工調(diào)研測繪耗時較長,尤其是異地設(shè)計項目,成本高昂;測量數(shù)據(jù)準確度不高,部分高壓及危險區(qū)域人員無法進入。本文根據(jù)三維激光掃描和PDMS的主要特點,結(jié)合三維掃描技術(shù)在某聯(lián)合站改擴建工程中的實際使用情況,梳理了對已建管線及設(shè)備進行逆向建模,并應(yīng)用PDMS完成整個站場改擴建設(shè)計的詳細的流程。1、三維激光掃描技術(shù)的特點1.1、三維激光掃描的特點激光掃描儀在油田系統(tǒng)工程中的應(yīng)用主要具體表現(xiàn)出在對油田管道或油田現(xiàn)場情況的檢測及測量。石油化工改擴建項目一般同時牽涉工藝、設(shè)備、儀表、構(gòu)造等多個專業(yè),傳統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)研精到準確度不高,同時將很難知足復(fù)雜的改造需求,且調(diào)研數(shù)據(jù)受主觀因素的影響,需要消耗損費較多人力和時間。若利用三維掃描技術(shù)對現(xiàn)場進行調(diào)研,則具有節(jié)省人力資源、數(shù)據(jù)真實準確、現(xiàn)場復(fù)原度高、信息全面的優(yōu)點。1.2、點云數(shù)據(jù)的標靶拼接為了獲取整個被改造站場的全部信息,往往需要布設(shè)多個掃描點,每個掃描點采集到的數(shù)據(jù)都是基于本身建立坐標系,這就需要對多個點掃描的點云數(shù)據(jù)進行拼接。拼接本質(zhì)就是為了得到各測站間參考坐標系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,或以某一測站的坐標系統(tǒng)為參考坐標,把其他測站采集的數(shù)據(jù)進行坐標轉(zhuǎn)換后結(jié)合起來。拼接后的點云數(shù)據(jù)并不是我們需要的三維模型,下一步的工作是進行三維逆向建模。并將逆向建模后的模型導入到三維軟件中,在三維環(huán)境下指導后續(xù)的改造設(shè)計,進而避免新建管線或設(shè)備與已建管線或設(shè)備之間的沖突。本次選用國際上常用的三維設(shè)計軟件PDMS進行三維設(shè)計。并使用與PDMS配套的LaserModeler進行逆向建模。2、項目應(yīng)用實例2.1、項目特點某已建站場改擴建工程的特點如下。(1)原站自建成至今以30多年,期間經(jīng)歷太多次重大改動,原圖紙已基本不具備參考價值;(2)本次改造牽涉工藝、給排水、暖通、儀表、構(gòu)造等多個專業(yè),派各專業(yè)人員在異地進行現(xiàn)場調(diào)研成本過高。2.2、項目主要流程2.2.1、三維激光掃描測量人員在接到任務(wù)委托后,需要對站場進行實地勘察,根據(jù)站場面積的大小、設(shè)備及管道分布情況合理布設(shè)描站位置和站數(shù)。要求每站之間至少有部分重合內(nèi)容作為標靶點(至少3個),以保證每兩個相鄰測站點云數(shù)據(jù)都能拼接在一起,使點云數(shù)據(jù)最終能夠統(tǒng)一到一個坐標系統(tǒng)。2.2.2、逆向建模將激光掃描設(shè)備的數(shù)據(jù)導入到LaserModeler進行逆向建模,可直接從激光掃描數(shù)據(jù)中生成智能化的完工三維模型。它可從PDMS元件庫中自動選擇合適的智能化器件,包括管道系統(tǒng)、鋼構(gòu)造、設(shè)備,并在導入到PDMS后可與PDMS完全兼容,真正做到了無縫銜接。2.2.3、建立新建區(qū)域模型在土建完成梁、柱、樓板等建筑物或構(gòu)筑物模型以及設(shè)備就位后,就能夠開場布置管道及電纜橋架。這一步應(yīng)遵循先主工藝專業(yè)后輔助專業(yè),先主要管道后次要管道的原則。2.2.4、總體協(xié)調(diào)布置由工藝專業(yè)人員進行總體設(shè)備平面布置。結(jié)合老站逆向建模模型,確定出拆除區(qū)域、新建區(qū)域及新建完后拆除區(qū)域。對各單元的位置及單元內(nèi)設(shè)備進行總體協(xié)調(diào)布置。2.2.5、碰撞檢查對全廠模型進行碰撞檢查,既可檢查出各專業(yè)模型間的直接碰撞,可以查出各模型與預(yù)留空間的碰撞。在本項目中尤其需要注意的是新建管線或設(shè)備與已建不拆除管線或設(shè)備的碰撞。2.2.6、圖紙和報告在三維模型基礎(chǔ)上,通過一次設(shè)置后,下次能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵出圖。按實際需要對抽出設(shè)備平面布置圖、工藝安裝圖、電纜橋架的各向布置圖等,能夠很方便地生成管道及管件清單、設(shè)備明細表等,減少了人工統(tǒng)計的工作量,準確地做出工程概預(yù)算。3、結(jié)束語三維激光掃描技術(shù)是一套成本低、風險低、效率高、收益高的逆向重構(gòu)、建模技術(shù)。當下,在國內(nèi)地面工程建設(shè)領(lǐng)域中,該技術(shù)還沒有得到普遍的開發(fā)及運用。隨著石油生產(chǎn)設(shè)施及下游生產(chǎn)設(shè)施建設(shè)、改建和維修工作日趨增加,能夠?qū)⑷S激光掃描技術(shù)與三維建模結(jié)合在一起,不但能夠節(jié)約人力及調(diào)研成本,提高施工效率和質(zhì)量,對提升企業(yè)整體的設(shè)計能力、掌控施工進度、減少施工中的風險,保障生產(chǎn)及人員安全起著重要的作用。除此之外,隨著該技術(shù)應(yīng)用的不