Artec Leo e Ray uniscono le forze per fabbricare un tubo sostitutivo da 15 metri per una nave da supporto
*Scanner fuori produzione. Artec Ray è stato aggiornato a Ray II.
La sfida: un tubo verticale di 15 metri su una nave FPSO (deposito e scarico di produzione galleggiante) che opera al largo dell'Africa occidentale si era rotto e andava sostituito urgentemente per continuare la produzione.
La soluzione: Artec Leo, Artec Ray, Geomagic Design X
I risultati: è stato realizzato un modello 3D in scala reale del tubo danneggiato e dell'area circostante, al fine di facilitarne la rimozione, la rifabbricazione e la sostituzione in sicurezza.
Inizialmente, il compito sembrava abbastanza semplice: sostituire un tubo. Ma se consideriamo che detto tubo è lungo 15 metri, in una nave al largo della costa Africana, circondato da altri tubi e attrezzature in una stanza alta 18 metri e lunga 10 metri e larga tre metri, e capirete meglio la complessità del compito.
La sfida che si presentava all'azienda di Singapore Asian Sealand Offshore and Marine (ASOM), a cui era stata affidata questa responsabilità a bordo della nave, era come eseguire la riparazione in uno spazio così ristretto. La natura della stanza implicava un accesso limitato e il rischio di danneggiare altre attrezzature vitali. La procedura doveva essere sicura.
Per iniziare questa complessa attività, Shonan Design, partner certificato Gold di ASOM e Artec 3D, ha utilizzato la propria esperienza ingegneristica e tecnologia per risolvere questo problema critico. Un altro fattore da considerare è che la scansione doveva essere eseguita interamente sul posto. (Spoiler Alert: il display in tempo reale dello scanner portatile Artec Leo sarebbe diventato presto molto utile.)
L'uso congiunto di Artec Leo e Ray è riuscito a catturare il tubo e l'ambiente circostante. Foto per gentile concessione di ASOM.
"Il primo passo è stato usare Artec Ray, uno scanner LiDAR a lungo raggio, per catturare la geometria della stanza e della stanza adiacente per determinare lo spazio e il sequenziamento della manovra di rimozione e sostituzione", afferma Lee Siow, Chief Application Engineer di Shonan Design Zappa.
La configurazione di Artec Ray prima della scansione della stanza. Foto per gentile concessione di ASOM.
In grado di scansionare a distanza fino a 110 metri, Artec Ray è lo scanner 3D più veloce e preciso. È progettato per una precisione su distanza submillimetrica, che lo rende perfetto per oggetti di grandi dimensioni e lunghe distanze. La tecnologia laser di Ray funziona in modo eccellente con eliche di navi, aerei ed edifici. Con la migliore precisione angolare della classe, i dati acquisiti da Ray sono più puliti rispetto ad altri scanner e i suoi livelli di rumore sono ridotti al minimo. Oltre alle scansioni rapide, ciò rende anche l'elaborazione più rapida e semplice.
Artec Ray è stato montato in nove diverse posizioni sulle poche superfici piane disponibili intorno alla stanza, come le basi delle scale. Per la scansione con Ray, gli spazi ristretti nella stanza impedivano il posizionamento manuale di abbastanza marcatori. Per rendere i marcatori efficaci, la visibilità è fondamentale e gli angoli acuti sono uno svantaggio: ma non è stato un problema per Ray, che è in grado di scansionare e allineare senza marcatori.
"Per la registrazione delle scansioni di Ray non sono stati utilizzati scacchiere o marcatori a sfera", spiega Lee. “Una registrazione con un clic in Artec Studio 14 è stata sufficiente per allineare automaticamente tutte le scansioni Ray, in base alle geometrie di superficie all'interno di ciascuna scansione. Ci ha semplificato notevolmente il lavoro."
La scansione di Artec Ray dell'interno della stanza e del tubo.
Lo spazio limitato rappresentava una sfida nella creazione di una mappa 3D completa, ma il lavoro era solo all'inizio. Oltre all'intera scansione con Ray, era necessaria una scansione 3D di alta qualità con Artec Leo. La scansione di Leo sarebbe anche in grado di 'ingrandire' e catturare i dettagli necessari per fabbricare il tubo di ricambio e scansionare tutte le aree ostruite.
Data la posizione verticale del tubo e la disposizione della stanza, non c'erano molti posti dove stare con gli scanner portatili. Invece, due coraggiosi membri della squadra, esperti nelle tecniche di accesso con fune, sono stati addestrati a scansionare e, imbrigliati in sicurezza, si sono calati con la fune in una mano e Leo nell'altra.
Se ti sembra un lavoro che solo esperti di scansione con anni di esperienza potrebbero eseguire, dovrai cambiare idea: i due esperti avevano imparato ad usare Artec Leo solo poco tempo prima. L'addestramento si è rivelato semplice, grazie al design intuitivo di Leo.
"Gli scanner Leo sono veloci e, con l'allineamento automatizzato, è stato facile riprendere la scansione da dove l'avevamo interrotta", ha affermato un membro del team di scansione di ASOM.
Lavorando in uno spazio così ristretto, gli uomini si sono calati lungo i tubi armati di Artec Leo. Foto per gentile concessione di ASOM.
Se Artec Leo fosse stato creato con uno specifico compito in mente, sarebbe simile a quanto fatto: grazie all'elaborazione automatica integrata, gli uomini che scansionavano potevano vedere le scansioni prender forma in tempo reale senza un computer presente. Il pannello touchscreen di Leo consente inoltre all'utente di ingrandire e vedere se tutto è stato correttamente catturato e, in caso contrario, di rivisitare le aree che l'utente potrebbe aver perso. Questa funzione è particolarmente utile per gli utenti alle prime armi in un ambiente sconosciuto.
La formazione pratica impartita ai dipendenti dell'ASOM li ha fatti esercitare su qualsiasi cosa potessero adottare come obiettivo, ad esempio le scale e le aree comuni delle tubature. "La familiarità con l'attrezzatura è stata fondamentale per il successo del lavoro, date le sfide poste", afferma Simon Ng, direttore dell'ASOM.
Con una scansione altamente accurata dell'intera stanza fornita da Artec Ray e una scansione focalizzata e dettagliata del tubo disponibile tramite Artec Leo, il team aveva tutto ciò di cui c'era bisogno. Sovrapponendo i dati dalla scansione Leo alla scansione Ray, una registrazione globale finale ha assicurato che i dati Leo si adattassero perfettamente ai dati Ray.
La scansione Artec Leo (colorata) registrata contro la scansione Ray (grigia).
"I dati grezzi di Leo sono stati allineati ed elaborati utilizzando le scansioni del tubo eseguite con Ray come base, in modo che l'intera lunghezza di 15 metri della scansione Leo avesse una quantità minima di errori", afferma Lee.
Una volta elaborata la scansione del tubo di 15 metri, il passo successivo è stato tradurre i dati della scansione 3D digitale in un accurato disegno isometrico 2D per fabbricare il pezzo di ricambio.
Ciò è stato ottenuto utilizzando la funzionalità Pipe Wizard in Geomagic Design X, insiema ad alcune modifiche al design originale per facilitare l'installazione che sono state apportate e incorporate nel disegno 2D.
I dati di scansione 3D di Artec Leo sono stati convertiti in un modello 3D in Geomagic Design X.
Il progetto di scansione è stato completato in due giorni con un team a bordo di quattro persone, durante i quali l'FPSO ha continuato a operare.
“L'uso congiunto dello scanner portatile Artec Leo e dell'unità autonoma Artec Ray ha fatto una grande differenza. Siamo riusciti a catturare tutti i dettagli necessari in questo modo", afferma Ng.
"Dalla pianificazione dettagliata e dall'esecuzione, credo che questa scansione e modellazione ci abbiano regalato dei risultati fantastici", aggiunge Lee.
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