【上海沪敖案例】三维扫描在管道测绘建模方向的应用

项目背景

本次项目需对管道和阀门做高精度三维扫描并逆向建模，为定制管道和阀门的保温保护设备做好前期数据准备工作。

项目难点

1、现场环境复杂，多数现场需要登高作业。

2、部分阀门是高反光金属表面，所有的管道支架都是黑色油漆表面。

3、空间狭小，扫描距离有限，无法使用大空间扫描设备。

4、扫描成果质量要求高，精度要求0.1mm。

综合客户的要求以及现场情况，ZZ本次项目采用手持式三维扫描仪进行作业。项目中沪敖的技术小哥哥使用到的就是全无线一体式设计的Artec Leo。Leo搭载有内置计算机和5.5寸触摸屏，可实时查看扫描效果；机身内置电池组，真正做到全无线操作。同时Leo在使用时无需使用标靶、标记点等辅助工具也能得到0.1mm的3D点精度。

项目流程

项目照片不便公开，以我司设备测试流程为例。

1、使用Artec Leo扫描，快速采集整根管道，并清晰扫描出管道携接的延伸部分以及阀门、管道支架。

2、下图为扫描后Leo显示的扫描成果。数据导入到Artec Studio，通过后期处理优化能精确测量管道长度、直径等数据；

3、在Geomagic Design X中通过Artec Studio提供的数据逆向建模出高精度的3D模型。

图片来源网络

项目结语

由于现场环境复杂、操作空间狭小且还有登高等高危工作环境，现场可用的固定电源位置有限，携带电线插线板、电脑等其他辅件影响作业效率且有一定安全隐患。

而Artec Leo设备是机载自动3D处理功能的3D扫描仪，可在扫描物体时，看到Leo触屏面板上实时生成的3D数据。省略了前期多项准备工作，而且不需要携带电脑、电线插线板等辅件。增加了扫描的稳定性，提高了扫描效率。

总结

随着扫描捕捉算法促使扫描技术精度的不断提高，三维激光扫描技术也得到了不断的发展和丰富。在日益增长的复杂需求和不断变化的物理条件下，传统测量手段显得有些力不从心，二维管线仅使用平面的线要素来描述管线段，抽象化的图形图像与现实场景严重不符。

三维激光扫描技术被称为“实景复制技术”现在把传统的单点式采集数据转变为了自动连续获取数据，三维激光扫描是整个三维数据获取和逆向工程中的一项新技术，其实现了直接从实体进行快速逆向获取三维数据，并用于实体几何模型的重新构建。

此次项目技术难点众多，管线的整体规模庞大、集中度高，由多类型管线组成，且自身具有复杂的结构。在以往的复杂管线保护安装施工中，往往存在错、漏、碰、缺等问题，严重的甚至造成返工现象，同时其图纸的变更较多，导致大面积修改，费时费力，并且耽误工程施工进度。

利用Artec Leo进行管道系统的模型重建，精度较高，可视化效果较好。利用此方法三维建模构建的模型效果较好，纹理信息的映射较为简易，为管道系统工程的施工设计提供准确的参考数据，有着重要意义。