Artec Leo et Ray joignent leurs forces pour fabriquer un tuyau de remplacement de 15 mètres sur un navire offshore

Scanners 3D

*Ancien scanner. Artec Ray mis à niveau vers Ray II.

Défi : Un tuyau vertical de 15 mètres sur une unité flottante de production, de stockage et de déchargement (FPSO) mouillée au large de l’Afrique de l’Ouest était brisé et nécessitait un remplacement urgent pour maintenir la production.

Solution : Artec Leo, Artec Ray, Geomagic Design X

Résultats : Un modèle 3D grandeur nature du tuyau endommagé et de son environnement a été réalisé afin de faciliter le retrait sécurisé, la refabrication et le remplacement du tuyau.

Au premier abord, le remplacement d’un tuyau semble être une tâche relativement simple. Ajoutez-y le fait que ledit tuyau fait 15 mètres de haut, se situe sur un navire offshore et est entouré d’autres tuyaux et équipements dans une pièce de 18 mètres de haut, 10 mètres de long et 3 mètres de largeur, et vous comprendrez mieux la complexité de la tâche.

Le défi auquel était confrontée l’entreprise singapourienne Asian Sealand Offshore and Marine (ASOM), qui avait été chargée de cette responsabilité à bord du navire, consistait à effectuer cette réparation dans un espace aussi réduit et encombré. La nature de la pièce signifiait que l’accès serait limité et qu’il y aurait un risque d’endommager d’autres équipements vitaux. La procédure devait être infaillible.

Pour commencer cette tâche complexe, ASOM et Shonan Design, partenaire certifié Or d’Artec 3D, ont combiné leur expertise en ingénierie et leurs technologies afin de résoudre ce problème crucial. Un autre facteur à prendre en compte était que le scan devait être entièrement réalisé sur place. (Alerte spoiler : l’affichage en temps réel sur l’écran du scanner portable Artec Leo se révélerait rapidement très utile.)

L’utilisation combinée d’Artec Leo et de Ray a permis de scanner le tuyau et son environnement. Crédit photo : ASOM.

« La première étape a consisté à utiliser Artec Ray, un scanner LiDAR longue portée, pour numériser la géométrie de la pièce et d’une pièce adjacente afin d’évaluer l’espace et le séquencement de la manœuvre de retrait et de remplacement », explique Lee Siow Hoe, ingénieur d’application en chef chez Shonan Design.

Installation d’Artec Ray avant le scan de la pièce. Crédit photo : ASOM.

Capable de scanner jusqu’à 110 mètres de distance, Artec Ray est le scanner 3D le plus rapide et le plus précis. Il a été conçu pour une précision de distance submillimétrique, qui en fait l’outil idéal pour les objets de grande taille et les longues distances. La technologie laser de Ray fonctionne à merveille avec les hélices des navires, les avions et les bâtiments. Fort de la meilleure précision angulaire de sa catégorie, Ray acquiert des données plus pures que d’autres scanners, et ses niveaux de bruits sont réduits au minimum. Outre des scans rapides, le traitement s’en voit également accéléré et simplifié.

Artec Ray a été installé à neuf endroits différents sur les quelques surfaces planes disponibles dans la pièce, notamment les paliers de l’escalier. Pour le scan avec Ray, les espaces exigus dans la pièce ont empêché le placement de suffisamment de cibles manuelles. Pour rendre les cibles efficaces, la visibilité est cruciale et les angles aigus déconseillés – cela n’a posé aucune difficulté à Ray, capable de scanner et d’aligner sans cibles.

« Aucune cible à damier ni sphère n’ont été utilisées pour l’enregistrement des scans de Ray, explique Lee. Un enregistrement en un clic dans Artec Studio 14 a suffi à auto-aligner tous les scans de Ray grâce aux géométries de surface dans chaque scan. Cela a grandement facilité le travail. »

Scan de l’intérieur de la pièce et du tuyau, réalisé par Artec Ray

L’espace réduit a posé un défi pour la création d’une carte 3D complète, mais le travail ne faisait que commencer. Outre le scan complet de Ray, un scan 3D de haute qualité fourni par Artec Leo était nécessaire. Leo serait également en mesure de « zoomer » et d’obtenir les détails nécessaires pour fabriquer le tuyau de remplacement, et de scanner les zones obstruées.

Compte tenu de la verticalité du tuyau et de la configuration de la pièce, il n’y avait pas beaucoup d’endroits où se tenir avec les scanners portables. Au lieu de quoi deux membres courageux de l’équipe rodés aux techniques d’accès sur cordes ont été formés au scan et à la sécurité, harnachés avec des cordes, et – la corde dans une main, et Leo dans l’autre – sont rapidement descendus en rappel le long des tuyaux verticaux.

Si vous pensez qu’il s’agit d’une mission pour des utilisateurs chevronnés de scanners, détrompez-vous : les deux escaladeurs n’avaient appris que récemment à se servir d’Artec Leo. Les former s’est révélé très simple grâce au design convivial de Leo.

« Les scanners Leo sont rapides et, avec l’alignement automatique, c’était facile de reprendre le scan là où nous l’avions laissé », commente un membre de l’équipe de scan d’ASOM.

Dans un espace confiné, les deux hommes armés d’Artec Leo sont descendus en rappel le long des tuyaux. Crédit photo : ASOM.

S’il y a des tâches faites pour Artec Leo, celle-ci en fait partie : grâce au traitement automatique embarqué du scanner, les escaladeurs ont pu voir les scans se créer en temps réel sans même avoir besoin d’un ordinateur. L’écran tactile de Leo permet également à l’utilisateur de zoomer et de voir si tout a été scanné correctement – et, si ce n’est pas le cas, de rescanner n’importe quelle zone que l’utilisateur pourrait avoir manquée. Cette fonction est particulièrement utile pour les novices dans un environnement nouveau.

Lors de leur formation pratique, les employés d’ASOM se sont entraînés sur tout ce qu’ils pouvaient utiliser comme cibles – l’escalier et les zones de tuyaux communes, par exemple. « Compte tenu des défis posés, connaître l’équipement était crucial pour la réussite du projet », commente Simon Ng, directeur d’ASOM.

Avec le scan hautement précis de la pièce entière fourni par Artec Ray et le scan ciblé et détaillé du tuyau obtenu avec Artec Leo, l’équipe disposait de tout ce dont elle avait besoin. En superposant les données du scan de Leo sur le scan de Ray, un enregistrement global final a garanti que les données de Leo correspondaient parfaitement à celles de Ray.

Le scan d’Artec Leo (en couleur) enregistré sur celui de Ray (en gris).

« Les données brutes de Leo ont été alignées et traitées en utilisant le scan du tuyau fait par Ray comme base, de sorte que la longueur entière de 15 mètres du scan de Leo ait une accumulation d’erreurs minime », explique Lee.

Une fois le scan du tuyau de 15 mètres traité, la prochaine étape a consisté à transformer les données numériques du scan 3D en dessin isométrique 2D précis pour fabriquer un tuyau de remplacement.

Cette étape a été réalisée à l’aide de l’outil Pipe Wizard dans Geomagic Design X, et certaines modifications au design original visant à faciliter l’installation ont été effectuées et incorporées au dessin en 2D.

Les données du scan 3D d’Artec Leo converties en modèle 3D dans Geomagic Design X

Le projet de scan a été réalisé avec une équipe à bord de quatre personnes en deux jours, durant lesquels le FPSO a continué à fonctionner.

« L’utilisation combinée du scanner portable Artec Leo et de l’unité autonome Artec Ray a changé la donne. Nous avons ainsi réussi à scanner tous les détails nécessaires », commente Ng.

« Grâce à la planification et à l’exécution minutieuses, nous avons réussi à obtenir des résultats fantastiques avec le scan et la modélisation », ajoute Lee.