Облако точек формат sat

Как ускорить проектирование в строительстве: FAQ по программным продуктам FARO

Для начала немного статистики. 30% стоимости строительства составляют переделки, а это в среднем 5-6% общих затрат. При этом 10% материалов тратится совершенно впустую, а эффективность использования труда – примерно 40-60%. Одна из причин сложившейся ситуации – некорректные предварительные расчеты (в том числе количества материалов), которые ведут к ошибкам в проектировании и реализации проектов, простоям на площадке и увеличению расходов. Решением такого рода проблем станет цифровизация, которая обеспечит огромную экономию времени и ресурсов и предотвратит различные риски и ошибки.

Скорость, точность и качество сбора информации – основа для повышения конкурентоспособности современного производства. В строительстве все большее распространение получает BIM-моделирование – технология управления жизненным циклом здания, предполагающая сбор и комплексную обработку всей архитектурно-конструкторской, технологической и экономической информации об объекте со всеми ее взаимосвязями.

С BIM-технологией неразрывно связано 3D-сканирование. Наземные лазерные сканеры позволяют выполнить быстрые и высокоточные измерения здания или сооружения, а специализированное ПО – обработать полученное облако точек для формирования достоверной 3D-модели объекта.

Создание актуальных обмерных чертежей трех этажей бизнес-центра, включая все видимые инженерные коммуникации (проект компании TWIZE)

Решение:
3D-сканирование здания площадью 17500 кв. м с использованием лазерного 3D-сканера FARO Focus S150
Формирование облака точек здания со всеми элементами декора в ПО FARO SCENE
Моделирование по облаку точек в FARO As-Built for AutoCAD

Результат:
Получено облако точек трех этажей и созданы поэтажные планы здания бизнес-центра
Точность данных сканирования: 5 мм
Количество установок сканера: 187
Время сканирования: 2 рабочих дня
Время создания чертежей: 5 рабочих дней

Компания iQB Technologies предлагает решения в области 3D-сканирования и 3D-моделирования, которые позволят:

• превратить строительную площадку в производственную по принципу «Построй и проверь»;
• обеспечить качество и соответствие проектным целям всех процессов строительства;
• выполнять интеллектуальный сбор данных, анализ и внедрение стандартной отчетности;
• производить все быстро, непосредственно на площадке.

Часто задаваемые вопросы о наземном лазерном сканировании мы рассмотрели в недавней статье. В сегодняшнем материале эксперты iQB Technologies ответят на вопросы пользователей о 3D-моделировании в строительстве с помощью ПО компании FARO – мирового лидера на рынке решений для трехмерных измерений.

Предлагаем ознакомиться с видеозаписями вебинаров по внедрению 3D-технологий, которые проводят эксперты iQB Technologies. Выберите интересующую вас тему и получите ссылку на видео:

Наряду с оборудованием для 3D-измерений, FARO предлагает программные продукты, предназначенные для обработки данных наземного лазерного сканирования:

SCENE – для объединения сканов и формирования облака точек.

As-Built (включая плагины для AutoCAD и Revit) – для CAD- и BIM-проектирования. Софт позволяет делать обмерные чертежи и строить BIM-модели с привязкой к облаку точек и призван расширить функциональные возможности AutoCAD и Revit.

BuildIT Construction – для контроля качества, то есть для сравнения данных сканирования с проектной документацией.

Читайте в блоге обзоры:

• As-Built for AutoCAD: гибкие инструменты создания 3D-моделей в архитектуре и строительстве
• As-Built for Revit: эффективное извлечение данных сканирования для BIM
• BuildIT Construction: контроль качества на каждом этапе строительства

Какие задачи строительной отрасли можно оптимизировать с помощью 3D-сканеров и программного обеспечения?

1. Авторский и технический надзор в процессе и по завершении строительства, включая сравнение облаков точек с BIM-моделями и с другой проектной документацией.
2. Восстановление и актуализация документации, когда нет чертежей и других данных по существующему объекту. 3D-сканеры совместно с программами As-Built или плагинами As-Built для AutoCAD/Revit применяются для создания BIM-моделей или чертежей на основе отсканированных данных.
3. Контроль коллизий: подразумевает проектирование новых элементов в существующих объектах, что особенно актуально в промышленном строительстве, когда производится реконструкция сложных металлоконструкций, среди которых необходимо построить новый трубопровод, добавить новую установку и т.п. Программа позволяет среди облака точек строить новые модели и выявлять коллизии – пересечения облака точек и реального объекта.

Один из этапов работы в FARO As-Built

Указывая необходимые точки на панораме, мы можем делать нужные нам сечения в облаке. Программа дает возможность удобно перемещаться внутри панорамы. Перемещаясь в необходимое помещение, производим отрисовку его плана с помощью соответствующего инструмента плагина As-Built

В каких форматах можно получать данные 3D-сканирования?

По результатам обработки данных сканирования формируется 3D-модель в виде облака точек в формате .RCP. Информацию, полученную с 3D-сканера, возможно выгружать в разных форматах в зависимости от задачи:

• RCP/.Е57 – проектирование в продуктах Autodesk и другом ПО;
• SAT/.STP/.IGS – работа с твердотельными моделями;
• .STL – дизайн-проект (3ds Max, ZBrush, Rhinoceros и другие 3D-редакторы);
• .PTS – контроль отклонений геометрии.

Совместимо ли ПО FARO с 3D-сканерами других производителей?

Да, в программные продукты FARO вы можете импортировать данные с любого 3D-сканера. Они работают с любыми облаками точек, в том числе с данными фотограмметрии.

Как происходит передача отсканированных данных на компьютер и их сшивка?

В процессе сканирования можно автоматически передавать полученные данные на ПК с последующей сшивкой в режиме реального времени

3D-сканер имеет встроенный модуль Wi-Fi, через который он подключается к компьютеру. По завершении первой стоянки сканер передает данные о ней. На скриншоте интерфейса ПО (см. рисунок выше) видны места стоянки сканера и вид сверху, на котором показано облако точек.

ПО FARO SCENE предлагает несколько вариантов сшивки, то есть объединения сканов в единое облако точек:

• по общей геометрии (программа вычисляет наиболее подходящее совмещение каждой точки);
• по меткам, которые располагаются на объекте в поле зрения сканера.

Сшивка возможна в нескольких режимах:

• автоматическая/полуавтоматическая;
• ручная с помощью определения геометрических объектов;
• автоматическое определение меток;
• ручное определение меток.

В результате мы получаем 2D-план и сшитое облако точек. Фактически для работы достаточно одного специалиста: он оставляет ноутбук на столе в помещении и уходит сканировать. Когда сканирование выполнено, готовое облако точек можно просмотреть в ПО. Также доступна дополнительная программа SCENE WebShare Cloud, благодаря которой вы можете поделиться своими проектами с коллегами.

Как провести оценку точности облака точек после сшивки?

Программа FARO SCENE автоматически выдает среднюю погрешность отклонения одного облака относительно другого и максимальную/минимальную погрешность. Показатели должны быть в пределах погрешности сканера.

В каких единицах указываются размеры и объемы?

Пользователь сам выбирает единицы измерения. Это могут быть миллиметры, сантиметры, метры, дюймы – в чем вам удобно и привычно считать.

В каком ПО создается BIM-модель?

BIM-модель можно построить в продуктах Autodesk Revit, Civil 3D, Plant 3D. Если мы говорим о создании 3D-модели на основе данных 3D-сканирования, для этого используются специальные плагины, например, вышеупомянутый FARO As-Built. Он ставится либо на AutoCAD, либо на Revit и позволяет обрабатывать облако точек, автоматически вписывая различные геометрические примитивы и BIM-объекты (металлоконструкции, колонны, стены, трубопроводы и прочее). Если вы хорошо владеете AutoCAD, то легко освоите этот плагин.

Интересуют возможности моделирования трубопроводов и металлоконструкций.

Оптимизация трубопровода в FARO As-Built for AutoCAD

Программа As-Built for AutoCAD может в автоматическом режиме распознавать элементы трубопровода. Для этого достаточно указать несколько точек на трубах – ПО автоматически встраивает в них элемент, который вы выбираете из библиотеки. Доступна очень большая библиотека стандартных элементов трубопровода, а также фитингов и заглушек, которые позволяют строить трубы автоматически по облаку точек.

Если трубопровод старый и неровный, скорее всего элементы в облаке точек не везде будут состыковываться между собой. В такой ситуации предусмотрена функция оптимизации. С ее помощью можно выполнить полуавтоматическое исправление трубопровода, используя программные ограничения и привязки.

Аналогичная функция предусмотрена и для металлоконструкций: она дает возможность автоматически определять и размещать балки непосредственно на облаке точек и полуавтоматически определять тип балки в соответствии с каталогом. Мы указываем две точки на облаке точек, что является балкой. Далее из библиотеки элементов выбираем профиль, и балка сама просто встает в облако. Также это работает со стенами, полом или какими-то элементами из библиотеки.

Объекты типа трубопроводов и металлоконструкций можно экспортировать в специальные ПО типа Advance Steel и SDNF либо в твердые тела в форматах .STP и .IGS.

Все вышеописанные возможности доступны в плагине As-Built for Revit.

Моделирование металлоконструкций с помощью плагина As-Built for Revit: автоматическая установка балок по облаку точек из библиотеки и автоматическое выравнивание металлоконструкции

Как выполнить построение стен по облаку точек?

Рассмотрим задачу на примере ПО As-Built for Revit. Сначала программа на выбранную область устанавливает стены исходя из существующего облака точек. Если скан здания имеет и внутреннюю, и наружную поверхности, толщину стен можно определить автоматически на скане. Если проводилась только внутренняя съемка, толщину потребуется измерить каким-то иным способом.

Стены устанавливаются автоматически, затем применяется принудительное выравнивание, позволяющее обеспечить параллельность и перпендикулярность стен. Возможно создание стен с нестандартным профилем – такая задача часто встречается при проектировании BIM-моделей. С помощью As-Built for Revit вы можете автоматически снять профиль с облака точек, сохранить его в библиотеку (чтобы использовать в дальнейшем), применить его для стены – он автоматически протянет вдоль всей стены необходимый вам профиль.

С помощью какого инструмента можно проанализировать плоскостность стен или полов?

Для этого понадобится ПО BuildIT Construction. Чтобы провести такой анализ, нам не нужна BIM-модель, это можно проконтролировать прямо на облаке точек. Программа сама достраивает идеальную плоскость и показывает реальные изгибы. На изображении ниже вы видите цветовую карту отклонений стены. Все, что попадает в поле допуска, отображается зеленым цветом.

Анализ плоскостности стены в программе BuildIT Construction

При контроле армирования каким образом фиксируются диаметры и положение арматуры?

Для того чтобы определить положение, вам необходима BIM-модель. Например, вы отсканировали арматуру, которую уже установили в застывший бетон. Вы можете сделать сечение, в этом сечении померить диаметр арматуры и вручную проставить размеры между положениями этих сечений. Вряд ли кто-то строит BIM-модели армированной колонны или подобных вещей.

Какой существует оптимальный способ для определения объема пространства между ортогональными плоскостями и плоскостями конструкции, выявленными по факту сканером? Эти данные нужны для определения объема штукатурки, необходимой для выравнивания стен и полов.

Мы можем решить эту задачу с помощью ПО, если у нас есть проект. Фактически это просто коробка какого-то помещения, с идеально вертикальными стенами и плоскостями. Мы накладываем на этот проект результаты сканирования и по скану в ПО As-Built можем установить фактические стены и плоскости или даже какие-то криволинейные поверхности. И затем задаем замкнутый объем между идеальной стеной и полученной. Этот объем программа без проблем посчитает.

Больше информации о применении цифровых технологий в строительстве – на портале «Все о стройке»

Расскажите о способах перевода результатов сканирования в низкополигональные и высокополигональные модели.

FARO SCENE позволяет строить низкополигональные модели достаточно быстро и просто, но имеются ограничения по количеству полигонов. Если вы хотите получать высокополигональные модели, можно использовать любое другое ПО, например, Geomagic, которое специализируется на работе с полигональными моделями.

Реконструкция исторического здания под гостиницу с сохранением фасада

Проблема: отсутствие чертежей и 3D-моделей

Решение:
3D-сканирование объекта с помощью FARO Focus S150
Отрисовка фасадов и поэтажных планов в As-Built for AutoCAD

Эффективность:
Сканирование + сшивка: 12 ч
Построение обмерных чертежей: 24 ч

Некоторые российские компании по тем или иным причинам не могут приобрести AutoCAD. Будут ли проводиться разработки ПО под отечественные САПР?

Пока что таких разработок не ведется. Если вы используете nanoCAD или Компас, можно использовать стандартный модуль ПО As-Built, который является не плагином, а отдельной программой. Он позволяет из облака точек извлекать различные геометрические элементы, объекты, которые потом экспортируются в форматах CAD, и их можно открыть в любом САПР – и в Компасе, и в nanoCAD. Можно даже какой-нибудь строительный софт для этого использовать типа SolidWorks. Поддерживаются универсальные форматы.

Имеются ли бесплатные версии для ознакомления с представленным ПО?

Конечно, имеются ознакомительные версии. Вы можете установить ПО сроком на 7 дней, и мы для вас можем согласовать пробный период на 30 дней. Для этого просто отправьте нам онлайн-заявку.

Доступно ли программное обеспечение FARO на русском языке?

К сожалению, пока нет, но программы имеют интуитивно-понятный интерфейс, в них достаточно просто разобраться. Надеемся, в скором времени появится русскоязычная версия ПО.

Требуется ли сертификация программных продуктов?

Нет, сертификация не нужна в принципе, поскольку средством измерения является сканер, а ПО – это только вспомогательный инструмент, который обеспечивает анализ данных.

Благодарим за подготовку материала специалиста по программному обеспечению Кирилла Романова и инженера 3D‑документации, ведущего технического эксперта компании TWIZE Дениса Маликова.

Статья опубликована 13.05.2021 , обновлена 30.03.2023

Об авторе

Семен Попадюк Главный редактор блога iQB Technologies, копирайтер и переводчик. Интересуется новыми технологиями и всем, что с ними связано. В блоге знакомит профессионалов рынка с актуальной информацией о – новостями, технологиями, продуктами, трендами, экспертными мнениями и историями внедрения. В свободное время изучает иностранные языки, путешествует, смотрит старое кино, любит играть в скрэббл и на гитаре.

Что такое облако точек?

Для кого эта статья? Для тех, кто что-то слышал про облака точек, но не знает, что это такое и как с ними работать. Здесь мы кратко разбираем, что такое фотограмметрия и лидар, где применяются облака точек и как их обрабатывать.

Облако точек — это набор точек данных в трехмерной системе координат (x, y, z). Каждая точка представляет собой одно пространственное измерение на поверхности какого-то объекта (например, здания), и в совокупности облако точек представляет собой всю его внешнюю поверхность. Кроме координат в каждой точке может храниться атрибутивная информация об интенсивности, цвете и времени.

Облако точек. Источник: dronegenuity

Так как облака точек — это подробные модели поверхности, они применяются в различных отраслях: в архитектуре, строительстве, археологии, в топографическом картографировании, землеустройстве и городском планировании. Они также используются в исследованиях процессов окружающей среды, например, для оценки биомассы лесов.

Создание облаков точек

Облака точек в основном создаются с помощью двух методов: LiDAR и фотограмметрия.

Лидар работает путем излучения лазерного света в направлении объекта и измерения времени, за которое этот свет отражается. Данные отраженных импульсов используются для расчета расстояний до поверхностей, создавая плотное и точное облако точек.

Метод LiDAR отличается высокой точностью пространственных данных, хотя на точность влияет качество датчика, расстояние до цели и условия окружающей среды во время сканирования. Современные системы LiDAR могут достигать точности до сантиметра, и это делает их идеальными для детальной топографической съемки и 3D-картографирования. Однако лидарные датчики тяжелее и дороже других вариантов съемки, поэтому они не применяются повсеместно.

Фотограмметрия. Этот метод использует фотографии под разными углами вокруг объекта или местоположения. Затем программное обеспечение анализирует эти изображения, чтобы триангулировать положение точек в трехмерном пространстве, собирая их в облако точек. Фотограмметрия особенно полезна при работе с объектами, требующими данных о цвете и текстуре.

Точность фотограмметрии зависит от таких факторов, как разрешение изображений, углы, под которыми сделаны снимки, и программное обеспечение для обработки данных. При использовании качественных снимков и правильной техники точность фотограмметрии становится сравнимой с точностью лидарной съемки.

Из-за принципиальной разницы в методах нельзя выбрать только один вариант для всех исследований, а если на это есть ресурсы, то хорошо применять комбинацию этих двух методов. Есть работы, которые проводились для больших территорий с высокой сомкнутости крон древостоев. В таких случаях фотограмметрия позволяет получить облака точек по поверхности крон и наземному покрову, а лидар дает возможность просматривать «сквозь» древесный покров и строить подробные модели рельефа под кронами деревьев.

Обработка данных облаков точек

Для обработки облаков точек используется множество инструментов, у каждого из которых есть уникальные функции и возможности. Обычно программное обеспечение выбирают исходя из направления работы и поставленных задач. Вот несколько универсальных инструментов: CloudCompare, Terrasolid, Agisoft Metashape, OpenDroneMap, AutoCAD (подробно можно прочитать в хорошей обзорной статье). А с 2023 года работать с облаками точек можно даже в QGIS, правда пока функций там немного.

Обработка облака точек в AutoCAD. Источник: Working with Point Clouds in AutoCAD

Машинное обучение и ИИ также хорошо используются в обработке облаков точек, особенно для задач распознавания, классификации и сегментации объектов в 3D-пространстве. Хорошими примерами использования машинного обучения являются инструменты PointNet и PointNet++. Они предназначены для работы с «сырыми» облаками точек, обладают устойчивостью к перестановкам точек в пространстве и позволяют решать широкий спектр практических задач.

Пример использования PointNet++ для семантической маркировки больших облаков точек для составления карт лиственных и хвойных деревьев. Источник: Briechle et al., 2019

Использование машинного обучения и ИИ позволяет проводить автоматизированный и точный анализ данных облаков точек (подробнее про это можно прочитать в учебнике от Яндекса «Нейросети для облаков точек»).

Особенности обработки данных

• Одна из основных проблем при работе с данными облаков точек — масштабирование, а именно обеспечение точного соответствия модели, созданной на основе облака точек к реальным размерам.

• Маркировка. Маркировка включает в себя категоризацию точек в облаке для обозначения различных особенностей или объектов. Это может быть сложно из-за огромного количества точек в облаке с высокой плотностью. Обработка вручную занимает много времени и чревата ошибками, а автоматизированные методы требуют сложных алгоритмов и могут не справиться со сложной средой.

• Управление данными. Управление большими объемами данных облака точек может быть сложной задачей, поскольку требует значительных объемов хранения и вычислительной мощности, особенно при сканировании с высоким разрешением.

Форматы данных для облаков точек. Различные сканеры выдают исходные данные в разных форматах, и каждое программное обеспечение имеет разные возможности экспорта. Если хотите хранить данные в течение длительного времени, может подойти формат ASCII, но для обработки данных он медленный. Другие популярные форматы, которые вы можете встретить вместо него: LAS, PTS, PTX, XYZ и Fast Binary.

Технологии получения и обработки пространственных данных в последние годы стремительно растут. Регулярно появляются новые методы и расширяются возможности работы с облаками точек. Если вы хотите глубже изучить эту тему и научиться обрабатывать данные съемки для реальных проектов, загляните на курс Фотограмметрия и LiDAR. В нем вы узнаете, как работать с данными аэрофотосъемки в Agisoft Metashape и с данными LiDAR в DJI Terra, а также освоите работу с плотным облаком точек в Terrasolid.

Источники:

1. What Are Point Clouds — Mapscaping — December 11, 2023
2. Point Clouds generated from Lidar for Beginners | ARTICLE | FARO.
3. What is a Point Cloud? — GIGABYTE Global
4. What is a Point Cloud? — GIS Geography
5. What are point clouds? 5 easy facts that explain point clouds
6. Трехмерные облака точек: что это такое и зачем нужно? – SystemNET
7. Медведев А. А. и др. Анализ и картографирование структурных параметров редкостойных северотаёжных лесов на основе фотограмметрических облаков точек //Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. – 2020. – Т. 17. – №. 1. – С. 150-163.

Новейшая технология создания трехмерной модели для решения задач проектирования

Сегодня на многих предприятиях различных отраслей промышленности возникает необходимость в реконструкции и модернизации производства. Зачастую строения или конструкции еще не выработали свой ресурс, а оборудование или его часть уже подлежит замене. Тогда перед проектировщиком встает сложная задача: в пространство, которое занимает старое оборудование, вписать современное. Выполнение этой задачи осложняется либо полным отсутствием документации, либо наличием устаревшей проектной и исполнительной документации об объекте.
Традиционные методы съемки не позволяют достичь необходимой точности и оперативности и являются малоэффективными, поскольку сейчас большинство проектов выполняется уже в трехмерной среде. Появление на российском рынке технологии наземного лазерного сканирования (НЛС) существенно повлияло на производительность процесса съемки и проектирования. С помощью лазерного сканирования в кратчайшие сроки создаются максимально точные и подробные цифровые модели всего окружающего пространства.
Технология основана на использовании геодезических приборов — лазерных сканеров, определяющих координаты точек поверхности объекта с огромной скоростью (несколько тысяч измерений в секунду). Полученный набор сотен тысяч и миллионов точек называется облаком точек и впоследствии может быть преобразован в твердотельную трехмерную модель объекта, плоский чертеж, набор сечений, поверхность и т.д. При этом впервые трехмерная модель создается не по дискретным измерениям, а по огромному массиву точек, что значительно повышает ее точность и достоверность.
В этом материале мы рассмотрим технологию наземного лазерного сканирования на примере проекта по созданию трехмерной цифровой модели промышленного цеха металлургического предприятия, реализованного отделом производства работ компании «Навгеоком». Проект был отмечен специальным призом за простое решение сложной задачи в конкурсе Autodesk «Реализуй и выиграй!»

Общая площадь производства (цеха) составила 5600 кв. м, высота потолков — 20- 30 м (на разных участках разные высоты). Особенностью проекта стала сильная изношенность промышленного оборудования. В связи с этим основными требованиями к модели были высокая подробность (моделировались все объекты крупнее 50 мм) и максимальная точность (5- 10 мм). Фактически требовалось создать модель производства, отражающую реальные размеры и положение всех объектов.

Сначала специалисты «Навгеоком» провели сканирование цеха, заполненного оборудованием, с помощью двух различных сканирующих систем — Trimble GS200 и Callidus. В результате был получен массив из 436 млн точек, который в полной мере отразил все объекты производства.

Технология обработки данных лазерного сканирования еще очень молода и продолжает развиваться. В настоящий момент не существует единого программного комплекса, в котором можно сделать все от начала до конца. Для получения конечного продукта необходимо задействовать целый комплекс программ, в том числе:

• Real Works Survey (RWS) и 3Dipsos — специализированные программы, предназначенные для обработки данных лазерного сканирования;

• Autodesk Inventor и Autodesk Сivil 3D — программные продукты для трехмерного проектирования.

Для первичной обработки данных наземного лазерного сканирования используется программа RWS. В ней производится сшивка (геопривязка) всех облаков точек — уравнивание данных сканирования с разных станций в единую систему координат. После того как все облака точек (сканы) сшиты между собой, проводится оценка качества геопривязки. Для этого в программе RWS создаются группы сечений в трех перпендикулярных плоскостях. По сечениям оцениваются расхождения между сканами, которые не должны превышать допустимой по проекту погрешности в 10 мм. Помимо этого визуально проверяется полнота (достаточность) данных сканирования для последующего моделирования объектов.

Когда единая точечная модель готова, она экспортируется в программу 3Dipsos, в которой происходит деление всего облака точек на группы. Для минимизации времени выполнения работ моделирование групп объектов производится параллельно.

Функциональные возможности программы позволяют выполнять моделирование несколькими способами, что очень важно для промышленных площадок, где плотность объектов крайне высока и многие из них труднодоступны.

Трубопроводы

Для моделирования трубопроводов предусмотрены два способа. Метод полуавтоматического вписывания цилиндров используется тогда, когда трубопроводы отсканированы достаточно полно. Для этого выделяется массив точек определенного трубопровода и указывается начальная точка, программа автоматически вписывает в это облако точек цилиндры. Главное преимущество такого метода — высокая скорость моделирования.

Если же трубопровод отсканирован с пробелами, то его построение происходит вручную. Облако точек делится на участки, каждый из которых описывается одним примитивом (это может быть прямолинейный участок, сужение, расширение, поворот или фланец). После этого соответствующие примитивы стыкуются друг с другом.

К сожалению, в программе 3Dipsos функция соединения объектов между собой работает только в случае соосности соседних элементов, поэтому не все компоненты удается состыковать между собой. Для решения этой проблемы используется программа Autodesk Inventor.

Моделирование трубопровода в программе 3Dipsos

Металлоконструкции

Для моделирования металлоконструкций в программном комплексе 3Dipsos также предусмотрено несколько решений. Первое позволяет конструировать любой объект по задаваемым параметрам. Перед построением по облаку точек точно определяются все габариты, создаются направляющие плоскости и плоскости, ограничивающие длину объекта. Этот метод применяется для создания нестандартных, отличающихся от ГОСТа элементов, а также для тех объектов, точность моделирования которых максимальна. В модели одной из секций цеха это были крупные двутавры и швеллеры.

Второй, более быстрый способ моделирования основан на вписывании в облака точек существующего в каталоге элемента. В программе имеются свои каталоги размеров металлоконструкций, представляющие собой текстовые файлы с названиями элементов и их габаритами.

Модель одной из секций цеха, выполненная в программе 3Dipsos

Объекты неправильной геометрической формы

Наиболее сложными для твердотельного моделирования являются те объекты, поверхности которых нельзя описать с нужной точностью одним или несколькими примитивами, например поверхности полов, стен, потолков. Моделирование таких объектов основано на создании ряда плоскостей, которые аппроксимируют данные поверхности. Чем сложнее поверхность, тем больше плоскостей необходимо использовать. В программе 3Dipsos общая схема построения подобных объектов выглядит так, как показано на приведенном ниже рисунке.

Общая схема построения сложных объектов

Эта технология очень трудоемка и не всегда оправдывает себя, тем более что существуют другие программные средства, позволяющие более быстро и качественно справиться с такими задачами. Одной из них является программа Autodesk Civil 3D.

Данные лазерного сканирования имеют дискретность в несколько миллиметров и точно отражают все элементы поверхности. Программа Autodesk Civil 3D позволяет на основе всего массива точек построить точную поверхность полов цеха. При моделировании полов особенно точно и подробно отображаются все конструктивные элементы — бетонные фундаменты, желоба стока, также важно правильно отобразить общие уклоны пола. Для этого облака точек прореживаются в программе 3Dipsos так, чтобы минимальное количество точек отображало все элементы пола. После этого текстовый файл с их координатами импортируется в программу Autodesk Civil 3D, и уже по нему выполняется построение поверхности.

Для представления полученной поверхности в твердотельном формате все объекты 3D Face трансформируются в объекты Solids.

Программа Autodesk Civil 3D: построенная поверхность пола и импортированные трубопроводы

Доработка модели

Моделирование всех объектов производится по их фактическим размерам и положению. Для того чтобы точно показать деформацию, отдельные объекты моделировались не в соответствии с российскими ГОСТами. В программе 3Dipsos выполнение таких операций очень трудоемко, а в некоторых случаях и вовсе невыполнимо. Тогда на помощь приходит решение от компании Autodesk — Inventor 10. Программа Autodesk Inventor 10 позволяет создавать соединения между совершенно разными объектами. Прежде всего это касается деформированных металлоконструкций и несоосных переходов трубопроводов. Моделируя подкрановую балку с максимальной точностью, необходимо точно показать все ее деформации. Для этого облако точек подкрановой балки делится на несколько десятков элементарных участков, в которые вписываются примитивы (двутавры). Эти объекты импортируются из программы 3Dipsos в формате SAT в Autodesk Inventor, в которой и создаются эскизы сечений, направляющие для соединения частей, а по ним — соединения между частями подкрановой балки.

Аналогично конструируются и несоосные переходы трубопроводов.

В результате совместной работы в программах 3Dipsos и Autodesk Inventor модель всего объекта, разделенная по технологическим группам, экспортируется в программу AutoCAD в формате SAT. А затем все объекты модели преобразуются в объекты Solids.

Части деформированного двутавра, соединенные в единый объект в программе Autodesk Inventor

Создание соединений между несоосными трубопроводами в программе Autodesk Inventor

Структура модели

На заключительном этапе работ по созданию трехмерной модели в программе AutoCAD все объекты разносятся по слоям согласно техническому заданию. Каждому слою присваивается определенный цвет.

Различные элементы конструкций и оборудования размещаются в отдельных файлах в соответствии с требованиями заказчика. Разбиение трехмерной модели необходимо для эффективной работы системы, а также для того, чтобы проектировщики могли использовать не всю модель, а только необходимую в момент проектирования часть, которая подгружается как ссылка.

Фотографии объектов, их отображение в точечном виде и в виде трехмерной модели

Когда трехмерная модель готова, не составляет никакого труда программными средствами преобразовать ее в необходимый набор чертежей, разрезов, сечений, которые являются составной частью стандартной проектной документации. Таким образом, эту модель можно использовать как для организаций, применяющих трехмерное проектирование, так и для тех, кто проектирует на плоскости.

В настоящее время технология наземного лазерного сканирования достаточно нова, поэтому попытки оптимизации процесса обработки данных и трехмерного моделирования приводят к необходимости использовать целый комплекс программных средств. В рассмотренном примере решения от компании Autodesk — Autodesk Civil 3D и Autodesk Inventor — стали тем самым незаменимым звеном в сложной цепочке технологического процесса по созданию трехмерной модели промышленного производства.

Полученная 3D-модель может применяться для задач обратного проектирования, инспектирования, уточнения конструкторской документации. Она будет полезна и для эксплуатации объекта. Не стоит забывать, что 3D-графика, по сравнению с двумерными чертежами, обладает гораздо большей наглядностью и информативностью, что позволяет использовать ее для обучения персонала, прогнозирования внештатных ситуаций и для мониторинга.

Демо-версии программных продуктов можно заказать в «Русской Промышленной Компании». Информация о программах, ценах, семинарах и курсах обучения, а также о специальных акциях — на сайте www.cad.ru.

Дмитрий Малиновский

Инженер-технолог отдела производства работ компании «Навгеоком», призер конкурса проектов Autodesk «Реализуй и выиграй!».

Облака точек

Вкладка Облака точек позволяет отредактировать или отобразить набор входных облаков точек, прикрепленных к блоку.

Примечание: После создания реконструкции в блоке, вкладка Облака точек доступна только для чтения.

Импорт облаков точек

Ограничение: ContextCapture поддерживает только облака точек с известными положениями источника сканирования. Кроме того, если позиции источника сканирования указаны неправильно в импортированном облаке точек, это скажется негативно на трехмерной реконструкции или даже приведет к полностью неправильной трехмерной реконструкции.

Размер набора данных изображений и набора данных облака точек может быть ограничен в зависимости от вашего издания. См. Издания Программного обеспечения.

Облака точек можно импортировать из статических сканирований в следующие форматы файлов:

• Формат файла ASTM E57 (.e57).
• Формат экспорта облака точек Cyclone (.ptx)
• Формат файла LAS/LAZ (.las, .laz), при задании положения сканера.

Если импортируется файл геоассоциированного облака точки, укажите систему координат при импорте. Можно импортировать несколько файлов за один раз.

Пользователь может задать положение сканера с ручным управлением, установив соответствующую опцию. Позиция сканера с ручным управлением является обязательной для файлов .las и .laz. При задании позиции сканера с ручным управлением, можно импортировать только один файл за раз.

Облака точек можно импортировать из мобильных сканирований в следующие форматы файлов:

• Формат файла ASTM E57 (.e57) с файлами траектории.
• Формат файла LAS/LAZ (.las, .laz) с файлами траектории

Траектории должны быть представлены в виде разделенных текстовых файлов (.txt или .csv), описывающих последовательные позиции сканера, соотносимые со временем. В состав ContextCapture входит мастер импорта текстового файла для извлечения данных траектории для различных текстовых форматов.

3D точки представленных облаков точек также должны включать данные времени, чтобы их можно было правильно привязать к траекториям.

Импортировать облако точек из мобильных сканирований

Определите входные облака точек и файлы траектории.

Траектории и облака точек связаны через отметки времени в обоих наборах файлов.

Определите, как должны читаться файлы траектории

Вы можете настроить параметры импорта, так, что каждый столбец в таблице предварительного просмотра данных будет содержать значимые данные:

• Количество строк, игнорируемых в начале файла: Определяет длину заголовка файла и игнорирует ее во время импорта.
• Разделители: определяет разделители столбцов. Могут быть определены некоторые символы. Опция Объединить последовательные разделители может потребоваться, например, когда ряды пробелов используются как разделитель.
• Разделитель для десятичного числа: точка (123.456) или запятая (123,456).

При импорте файла геоассоциированного облака точек с мобильных сканирований укажите подходящую систему координат. Обратите внимание, что облака точек и траектории должны быть в одинаковой системе координат.

Укажите роль столбцов для данных траектории.

Каждый входной столбец необходимо связать с его соответствующей ролью.

X (восточное указание) Y (северное указание), Z (высота) и время обязательны для заполнения.

Пример облака точек, импортированного из воздушного лидарного сканирования

Управление облаками точек

Менеджер облаков точек состоит из набора сканирований, соответствующих различным источникам сканирования с отдельными позициями или траекториями.

Вкладка Менеджер облаков точек

Импортированные облака точек и положения сканирования воспроизводимы во вкладке трехмерного вида блока.

Трехмерное отображение с источниками сканирования файла импортированного облака точек

С помощью этого свойства можно выбрать источник цвета для трехмерного отображения облака точек и текстуру восстановленной 3D модели в соответствии с доступными атрибутами в импортированных облаках точек:

• Используйте цвет: использовать значения цвета RGB.
• Используйте яркость: использовать значение яркости и отобразить его в шкале яркостей.
• Нет: не использовать цвет точки.