Точное определение объёмов хранения зерна в силосах в Тамбовской области методом лазерного сканирования

Лазерное сканирование — лучшее средство измерения объёмов сыпучих материалов

Крупный элеватор в Тамбовской области пригласил международных аудиторов для оценки точности учёта объёмов хранения зерна на предприятии.

Обычно аудиторы используют простейшие средства определения уровня заполнения силосов — лазерные рулетки. Лазерные рулетки позволяют определить только лишь усреднённый уровень заполнения силоса, но ни форму насыпи, ни точный учёт размеров и формы силосной башни они не обеспечивают. Точность же определения объёма хранения в силосе при измерении лазерными рулетками составляет в самом наилучшем случае около 5-7%, а это в итоге может дать ошибку измерения до 400-500 тонн зерна на каждый силос объёмом 10000 кубических метров!

Единственное измерительное средство, дающее возможность обмерить силосные башни изнутри и затем построить их точные градуировочные таблицы — это лазерный 3D сканер. Достижимая точность определения объёма зерна в силосе методом лазерного сканирования составляет 0,1% при условии наличия возможности предварительной съёмки пустых силосов изнутри и построения их точных 3D моделей.

3D сканирование пустого силоса и составление его градуировочной таблицы

В нашем случае из 24 силосов только один силос №13 был почти пуст — в его центре на самом дне была небольшая куча зерна. Это позволило нам детально отсканировать стенки, крышу и значительную часть днища силосной башни. По результатам лазерного сканирования позднее, на камеральной стадии работ, была построена точная 3D модель внутреннего пространства силоса и составлена его градуировочная таблица.

Поскольку остальные силосы были заполнены, и обмерить их изнутри не представлялось возможным, было принято решение считать остальные 23 силоса подобными силосу №13, его мы приняли за эталон, благо, все силосы были изготовлены по одному проекту в США и не имели отличий в габаритах. Иными словами, 3D модели всех 24 силосов были приняты подобными и, соответственно, градуировочные таблицы для всех силосов были приняты одинаковыми.

Обмерные работы для определения объёмов зерна в силосных башнях

Для определения уровня заполнения силосов и формы «конуса» насыпи зерна в силосах имелась лишь единственная возможность — произвести лазерное 3D сканирование внутреннего пространства каждого силоса через специальный ревизионный люк, расположенный на границе верхнего конуса/крыши и вертикальной стенки силоса. Подобраться же к ревизионному люку, расположенному на высоте 16 метров, возможно было только по вертикальной металлической лестнице, огороженной клеткой из металлических прутьев.

Это было сродни настоящему подвигу — затащить лазерный сканер весом 14 кг и его штатив на собственных руках, поднимаясь по металлической лестнице в узкой клетке на громадную высоту, затем установить штатив на скользкой покатой крыше силосной башни, прикрепить к нему сканер, опустить всю эту конструкцию внутрь силоса, произвести лазерное сканирование и затем опустить всё оборудование вниз по той же узкой клетке. Этот подвиг мы совершили 23 раза за полтора рабочих дня при том, что наверху дул сильнейший ветер, а температура воздуха в те октябрьские дни неожиданно упала почти до нуля градусов. Это уж не говоря о том, что нам также пришлось за это же время обмерить ещё 12 так называемых «хопперов» — хопперных перегрузочных силосов меньшего объёма, в которых зерно хранится с момента выгрузки из транспорта до момента его просушки. Работа выдалась невероятно тяжёлой именно в аспекте физической нагрузки, но всё это, конечно же, того стоило! Результат в итоге получился очень хороший.

Обработка данных, 3D моделирование и подсчёт объёмов зерна в силосах

После двух дней нелёгкого труда на объекте по возвращении в Москву нами был выполнен камеральный этап данного проекта. Обработка результатов лазерного сканирования выполнялись в программах Trimble RealWorks и PolyWorks. Сшивка сканов, полученных с разных точек стояния 3D сканера, выполнялась по методу общих контуров. В результате камеральной обработки отдельных сканов было сформировано сшитое единое облако точек контрольного силоса №13, который перед началом обмерных работ был принят за эталон.

Далее был выполнен комплекс работ для каждого из отсканированных силосов, который включил очистку полученных данных от посторонних шумов, прореживание облаков точек для возможности моделирования, построение точных 3D моделей поверхностей куч зерна, подсчёт объёмов зерна путём вычисления объёмов получившихся геометрических фигур от верхней поверхности куч до дна каждого силоса.

На финальной стадии нашими специалистами был составлен подробный технический отчёт по результатам обмерных работ и вычислению объёмов сыпучих материалов в силосах, который включил описание технологического процесса, видов работ, 3D модели всех куч зерна в каждом силосе, результаты вычисления объёмов зерна в каждом силосе.

Преимущества лазерного сканирования при определении объёмов сыпучих материалов

Целесообразность использования технологии лазерного сканирования при необходимости подсчёта объёмов сыпучих материалов основывается на её уникальных возможностях. Среди многочисленных преимуществ и отличительных особенностей лазерного сканирования следует отметить три основных:
— в технологии полностью реализован принцип дистанционных измерений, который позволяет собирать обмерную информацию об исследуемом объекте, находясь на расстоянии от него, при этом все получаемые данные приходят в виде координат точек поверхности, что значительно расширяет возможности дальнейшей компьютерной обработки результатов, позволяет значительно снизить трудозатраты, повысить эффективность, сделать процесс работы более безопасной;
— полнота и подробность информации, получаемой в результате 3D лазерного сканирования, превышает все ранее существовавшие методы; плотность определяемых в процессе съёмки точек может исчисляться долями миллиметра, что даёт возможность адекватно отображать объекты самой сложной формы и практически неограниченно расширяет сферу использования технологии;
— лазерное сканирование отличается непревзойденной скоростью работы, ведь обмерная информация об объекте в виде облака точек собирается за считанные минуты; таким образом, технология 3D сканирования имеет уникальную возможность оперативного контроля.

Инженерная компания «НГКИ» уже много лет выполняет обмерные работы для целей точного определения объёмов хранения сыпучих материалов, таких как зерно, клубни, семечка, песок, щебень, уголь, руда, цемент, гравий и других. Обмерные работы производятся как для целей аудита, так и для инвентаризации складов сырья. Наши специалисты при выполнении обмерных работ применяют инновационную технологию лазерного 3D сканирования, позволяющую детально, с минимальной погрешностью и шагом измерений до миллиметров, обмерить и отобразить форму бурта или поверхности кучи сыпучего материала на складах. Такая детальность измерений трёхмерным лазерным сканером даёт возможноcть получить высочайшую точность результатов измерений, не достижимую при применении никакой другой методики замера объёмов сыпучих материалов. Высочайшая скорость работы 3D сканера, которая составляет до миллиона измерений в секунду, и современное программное обеспечение для обработки результатов лазерного сканирования позволяют оперативно проводить обмерные работы на складах хранения сыпучих материалов и затем вычислять объёмы с минимальной погрешностью менее 1%. Подробное описание всех видов осуществляемых нами работ в данном сегменте рынка вы сможете найти в разделе «Услуги» нашего сайта, где описывается высокоточное измерение объёмов сыпучих материалов и инвентаризации складов сырья.