Лазерное сканирование и получение 3D модели турбины гидроагрегата ГЭС для целей проектирования

Специалисты инженерной компании «НГКИ» выполнили проект по обмерам турбины гидроагрегата одной из сибирских ГЭС для целей получения 3D модели фактического состояния турбины после длительного периода её эксплуатации с учётом всех нарушений формы поверхности лопаток турбины, возникающих из-за кавитации. Обмерные работы были осуществлены методом лазерного сканирования. Для производства работ использовался 3D лазерный сканер Leica ScanStation P40.

Лазерное сканирование проводилось для получения 3D модели фактического состояния турбины после длительного периода эксплуатации с учётом всех нарушений формы поверхности лопаток турбины, возникающих из-за кавитации. Заказчиком работ выступил проектный центр, итоговой целью работ была подготовка проекта оптимизации формы лопаток турбины.

Подготовительный этап перед лазерным сканированием

Из-за стеснённости пространства вокруг турбины для обеспечения максимальной возможной стабильности положения 3D сканера в процессе лазерного сканирования на корпусе водоотводящей колонны напротив лопастей турбины были приварены семь стальных пластин-столиков, на которые устанавливался сканер во время обмеров. Для обеспечения точности итогового облака точек на водоотводящей колонне и на самой турбине были расклеены и скоординированы геодезические марки.

Для снижения уровня шума в процессе 3D лазерного сканирования поверхности турбины, отполированной за годы эксплуатации потоками воды, её поверхность и водоотводящая колонна были покрыты водоэмульсионной краской.

Обмеры турбины ГЭС методом лазерного сканирования

В процессе выполнения обмерных работ лазерное сканирование производилось:
— с приваренных пластин-столиков;
— с площадки с магнитными опорами, устанавливавшейся на самих стальных лопастях турбины;
— с монтажных лесов вокруг турбины.

В сумме во время лазерного сканирования турбины нами было произведено 25 сканов, для регистрации скана к скану использовались геодезические марки. Первоначально облако точек содержало 1,6 миллиардов точек измерения.

Точки лазерного сканирования располагались на уровне колонн напротив лопастей турбины, а также на самих лопастях и под ними. Таким образом были получены перекрытия от 60%.

Камеральный этап работ и подготовка точечной 3D модели турбины

На камеральном этапе были выполнены сшивка, очистка облака от лишних объектов и его прореживание для целей оптимизации.

После регистрации по маркам было выполнено доуравнивание по перекрытиям для лучшей сходимости. Поскольку турбина и водоотводящая колонна являются замкнутым пространством с большими перекрытиями, уравнивание показало высокую сходимость.

Следующим этапом явилась очистка облака точек лазерного сканирования от посторонних объектов, которых было много в зоне сканирования, и прореживание облака точек через 1 мм для целей его оптимизации.

Прореженное облако точек содержит 1,3 миллиарда точек. В результате работ по кропотливой чистке было удалено приблизительно 300 миллионов точек.

Сшитая и прореженная обмерная точечная 3D модель турбины была передана Заказчику для дальнейшего построения твердотельной модели и подготовки проекта оптимизации формы лопаток турбины.

Инженерная компания «НГКИ» на протяжении многих лет профессионально занимается проведением обмерных работ на различных объектах промышленности, энергетики, транспорта и транспортной инфраструктуры. Наши специалисты при производстве обмерных работ применяют технологию лазерного сканирования, позволяющую быстро получить подробные и точные результаты измерений. Результатом съёмки является облако точек, которое представляет собой невероятно подробную точечную 3D модель объекта съёмки. На основе данных лазерного сканирования можно как выполнять подготовку комплектов традиционных плоских обмерных чертежей, так и строить точные исполнительные твердотельные, полигональные и каркасные трёхмерные модели объектов или их отдельных частей — в зависимости от поставленной Заказчиком задачи. Подробное описание всех видов осуществляемых нами работ в данном сегменте рынка вы можете найти на следующих страницах раздела «Услуги» нашего сайта:

— «Обмерные работы и инженерные изыскания на объектах промышленности, энергетики, инфраструктуры».