Контроль и мониторинг геометрических параметров вертикальных цилиндрических резервуаров для нефти и нефтепродуктов – актуальная задача как для вновь возводимых резервуаров, так и для резервуарных парков, эксплуатируемых достаточно продолжительное время. Цель такого контроля и мониторинга − обеспечить эксплуатационную надежность и долговечность объектов нефтедобывающего производства, а также предотвратить загрязнение окружающей среды нефтью и возникновения взрыво- и пожароопасных ситуаций.

В первой части нашей статьи мы продемонстрируем, как выполнить контроль отклонений стенок нефтяного резервуара от проектной формы после полученных исходных данных в виде облака точек лазерного сканирования.

Мы пошагово продемонстрируем и опишем последовательность действий для решения следующих задач:

1. Предварительная обработка облака − загрузка и обрезка облака точек.

2. Контроль отклонений стенок резервуара от проектной формы:

   - Совмещение облака и проектной формы.

   - Сравнение фактической поверхности резервуара с объектом, моделирующим проектную поверхность.

   - Отображение результата сравнения.

Хотя решение обозначенных выше задач в nanoCAD Облака точек 2025 возможно как в конфигурации Reclouds, так и в конфигурации «Геотехнический мониторинг», рекомендуем ориентироваться именно на конфигурацию «Геотехнической мониторинг», т.к. именно в этой конфигурации планируется расширение функционала в рамках решениях подобных задач.

Исходные данные. На рисунке ниже представлено исходное облако точек, которое будет использовано в качестве загружаемых исходных данных для последующих необходимых действий и выполнений расчётов с соответствующим анализом полученных данных.

На первом шаге облако, полученное в формате, например, e57, импортируем в ПО nanoCAD Облака точек. Во время импорта следует задать единицы измерения (может быть критичным для выполнения первой задачи, а именно сравнения с проектной моделью: единицы измерения проектной модели и импортированного облака должны совпадать), а также можно выполнить предварительную обрезку облака.

Если облако имеет большой объем, для уменьшения результирующего объема можно выбрать для импорта только необходимые метаданные. В данном случае достаточно оставить только «цвет сканирования», можно отключить остальные метаданные − например «Источник».

В результате в ПО «nanoCAD Облака точек» получаем импортированное облако. По умолчанию устанавливается тип раскраски «по цвету», т.е. все точки отображаются белым цветом (на рисунке ниже показан изометрический вид).

Для более удобной работы переключим тип раскраски на «Цвет сканирования».

Поскольку для решения указанных задач представляют интерес стенки и фундамент резервуара, выполним соответствующую обрезку облака. Для обрезки будем использовать инструмент «обрезка цилиндром». Сначала нам нужно определить центр резервуара.

Используя команду построения окружности по трем точкам и привязку «Узел», выполняем построение окружности, указывая три точки, лежащие, например, на «внутренней» поверхности резервуара.

После этого выполняем обрезку цилиндром снаружи ().

В результате получаем обрезанное облако, с которым далее будем работать.

Поскольку в нашем случае обрезанная геометрия в дальнейшем никакого интереса не представляет, выполним команду «создание нового облака с учетом обрезки» (). При этом будет создано новое облако, которое уже физически не будет содержать обрезанные точки. Впрочем, есть и альтернативные варианты – использовать классификацию и сохраненные виды.

После применения команды «Создание нового облака с учетом обрезки» будет создано новое облако и тип раскраски переключится на «Цвет». Тип раскраски нужно будет вернуть на «Цвет сканирования», после чего произвести сохранение файла, например, с именем Резервуар_01.dwg. Наше облако готово для выполнения дальнейших задач.

Контроль отклонений стенок резервуара от проектной формы

В данном разделе мы будем решать следующую задачу. У нас имеется 3D модель резервуара, построенная в CAD-системе. Требуется определить отклонения построенного резервуара от проектной формы.

Задачу будем решать с такой последовательностью: подключение проектной модели, позиционирование и само сравнение.

Предположим, что 3D модель резервуара у нас находится в отдельном dwg-файле  «3DМодель_резервуара.dwg» и представляет собой идеальный цилиндр, при этом начало системы координат расположено по оси резервуара.

Данную модель можно использовать в качестве ссылочного файла, но требуется, чтобы единицы измерения файлов совпадали: если облако было импортировано в метрах, то и модель должна быть выполнена в метрах, в противном случае внешняя ссылка может не измениться в масштабе при ее подключении, даже если принудительно указать масштаб (данная ситуация зависит от элементов, которые будет содержать ссылка). Проверить такую ситуацию просто: после импортирования нужно выделить внешнюю ссылку и в свойствах посмотреть «Коэффициент единиц».

В случае если единицы не совпадают и масштабирование не производится, следует открыть 3D-модель и выполнить масштабирование графических примитивов либо заново произвести импортирование облака, указав требуемые единицы измерения.

Итак, производим подключение файла «3DМодель_резервуара.dwg» в качестве внешней ссылки.

После подключения возникает задача синхронизации проектной модели и облака точек.

Во время обрезки облака на предыдущих этапах была создана окружность, которая довольно точно определяет положение центра резервуара (координаты X и Y). Поэтому разместить модель в координатах X,Y не представляет труда: либо сразу при вставке ссылочного файла следует указать центр окружности (для этого используем привязку «По центру»), либо уже после вставки ссылочного файла перемещаем резервуар с помощью команды «Переместить». В результате модель/ссылка у нас размещается в требуемых координатах X,Y (как показано на рисунке ниже, где для наглядности установлен визуальный стиль «просвечивание»), и остается выполнить смещение по оси Z.

Для этого установим два видовых экрана, установив в левом экране вид сверху.

После этого выполним команду «Сечение», указав область сечения на левом экране и применяя сечение к правому видовому экрану. Первую точку сечения рекомендуется указать с привязкой «Центр», чтобы сечение было строго симметричным.

В результате на правом видовом экране получаем сечение резервуара.

Используя полученное сечение, произведем смещение по оси Z, ориентируясь, например, на верхнюю часть фундамента резервуара, как показано на рисунке ниже.

Перемещение по оси Z можно выполнить различными способами: например, используя команду «3D перемещение» , указав, что перемещение будет производить исключительно по оси Z. После этого на правом видовом экране нужно указать начальную и конечную точки, предварительно используя опцию команды «Базовая точка».

В результате резервуар будет спозиционирован по всем трем осям X,Y,Z, как показано на рисунке ниже.

Если объект не является симметричным и для него  принципиальна ориентация, то нужно выполнить поворот объекта для установки требуемой ориентации. В нашем случае объект является полностью симметричным, поэтому ориентацию модели производить не будем.

Возвращаем отображение одного видового экрана, после чего можно переходить к заключительному этапу — сравнению проектной модели с облаком. 

Для этого используем соответствующую команду «Сравнение» , задав, например, следующие параметры (Радиус  - 0.06).

После завершения обработки сравнения модель раскрашивается в соответствии с отклонениями, а в правой части экрана отображается гистограмма, показывающая соответствие величины отклонения и цвета.

Для более наглядного отображения цветов рекомендуется установить черный цвет в качестве фонового цвета пространства модели.

Если 3D модель закрывает обзор, то ее можно отключить (например, через команду изоляцию, отключения ссылки или выключения слоя). Также для упрощения анализа можно уменьшить диапазон цветов (например, установив 10 интервалов). Есть возможность также изменить диапазон окрашивания, но данную возможность мы применим в другом примере.

Приведенная раскраска модели и гистограмма соответствия отклонения цвету позволяют выявить критичные места расхождения текущей ситуации резервуара и модели.

Таким образом, с помощью программного обеспечения nanoCAD Облака точек 2025 возможно успешно решить задачу контроля отклонений стенок резервуара от проектной формы. Не забудьте сохранить файл − он нам ещё пригодится в следующей части рассматриваемых задач по контролю геометрических параметров нефтяного резервуара.

Подготовил Александр Викторович Лоза,

Руководитель группы трёхмерного проектирования

АО «Бюро САПР».