Главная

Технологии caret

Лазерное 3D-измерение объёма поставок инертных материалов в дорожном строительстве

Рис. 1. Лазерные 3D-сканеры в парной комбинации на КПП объекта

Лазерное 3D-измерение объёма поставок инертных материалов в дорожном строительстве

3 августа 2022

Технологии

Современные темпы и масштабы дорожного строительства требуют использования эффективных инструментов в задачах объективного учёта и контроля объёмов грузопотоков инертных материалов. Практика лазерного 3D-сканирования профиля грузового автотранспорта в России подтверждает уже проверенный зарубежный опыт автоматического LiDAR измерения объёмов насыпных грузов на КПП.

И сегодня лидеры дорожно-строительной отрасли используют этот опыт и уверенно применяют оборудование для лазерного 3D-сканирования грузового транспорта LaseTVM — Truck Volume Measurement производства LASE Industrielle Lasertechnik GmbH (Германия), чтобы в удалённом онлайн-режиме обеспечить точный производственный учёт и контроль фактических объёмов поставок сыпучих материалов на своих объектах: АО «ДСК «АВТОБАН», АО «Стройтрансгаз», АО «Газстройпроект», ООО «Стройблоктехнология», ООО «Трансстроймеханизация» и др.

Измерительно-информационная система LaseTVM универсально реализует реверсную логику замера объёма как для приёмки, так и для отгрузки сыпучего продукта (песка, щебня и т. п.). Принцип eё работы основан на бесконтактном лазерном 3D-сканировании геометрии периметра кузова у каждого самосвала на КПП объекта как до, так и после погрузки.

Рис. 2. Координатный 3D-скан-профиль (цифровой двойник) кузова

И при каждом замере автоматически формируется 3D-скан-профиль/3D-модель (цифровой двойник) кузова в метрической системе координат, который записывается (и хранится) в системной БД. 3D-скан-профиль ТС математически разбивается на элементарные объёмные кубы (ячейки пространства) с ребром 50 мм.

Они формируют полноразмерную объёмную 3D-модель геометрии кузова ТС по фактическим размерам. А разность этих двух моделей (цифровых двойников) кузова (пустого и полного) определяет точный объём насыпного груза, уже выраженного в кубических метрах (СИ).

На российский рынок сегодня поставлено (и успешно введено в работу) более 100 комплектов оборудования лазерного 3D-измерения объёмов насыпных (и навалочных) грузов в кузовах дорожных самосвалов. Все системы LaseTVM оснащаются 3D-сканером в модели LASE 3000D-С2-118-Н, включённым в национальный Государственный реестр средств измерений (Госреестр СИ).

Сканер монтируется на П-образной рамной конструкции в зоне КПП объекта (на высоте 7 м над полосой движения грузового транспорта). 3D-сканер производит серию волновых импульсов в ИК-спектре в продольной и поперечной плоскостях периметра кузова ТС и принимает их обратные импульсы, отражённые от поверхностей. Полученный массив данных автоматически направляется в модуль обработки LCU (инженерная станция, АРМ) по физическому каналу связи Ethernet TCP/IP.

Расчёты объёмов грузов реализуются в системном ПО LaseTVM, уже установленном на инженерной станции вместе с графическим интерфейсом пользователя (диспетчера). Тот выполнен на русском языке с набором задач статистики и операционного контроля.

Рис. 3. Общий вид графического интерфейса пользователя системы

В 2020–2021 гг. система LaseTVM прошла программы метрологической аттестации и испытаний для включения в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений. И 30.09.2021 г. она была подтверждена методикой измерений объёмов сыпучих материалов (№ свидетельства об аттестации 208-12/RA.RU.311787/2021) по результатам сканирования массива точек объекта, определяемого расчётным путем (номер в Госреестре СИ ФР.1.29.2021.40994); а также проверку прошли сами лазерные 3D-сканеры LASE 3000D-С2-118-Н (номер в Госреестре СИ 79189-20).

Конструктивные особенности 3D-сканера допускают его эксплуатацию в неблагоприятных погодных условиях: в дождь, снег, неплотный туман, в т. ч. при пыли, слабом паре или дыме с температурой окружающего воздуха до -40 °С. В базе предусмотрены автоматическое оповещение об ухудшении оптической обстановки и обогрев сканера.

3D-сканирование кузова ТС на КПП занимает несколько секунд. При этом самосвал должен стоять неподвижно (статика, скорость 0,0 км/ч). Это крайне важно для обеспечения точности результатов измерений (не менее 98%).

Практично комбинировать раму 3D-сканирования с автовесами. В этом случае за время взвешивания машины происходит измерение объёма материала и регистрация идентификационного номера кузова ТС, дата и время его прибытия. Объём и вес позволяют автоматически фиксировать плотность насыпного груза. Так формируется т. н. объёмно-весовая пломба (набор учётных данных).

При этом дополнительно в пломбе могут быть указаны: материал; место погрузки, принадлежность контрагенту; персональные данные водителя или оператора КПП. На КПП предусмотрены техническое распознавание ГРЗ самосвала с каждым его прибытием и фотофиксация кузова (вид сверху).

Все учётные данные о любом замере защищены от корректировки и готовы к передаче в среду 1С. LaseTVM поддерживает широкий спектр кузовной геометрии: это бортовые грузовики, тягачи с полуприцепами, как карьерные, так и дорожные самосвалы с типовой конструкцией кузова, в т. ч. с наклонным задним бортом.

LASE Industrielle Lasertechnik GmbH специализируется на производстве высокоточных промышленных лазерных (LiDAR) сканеров и разработке программных IoT-решений на их технологической базе, ориентируясь на задачи машинного зрения и искусственного интеллекта. Компания поставляет метрологические цифровые платформы для автоматического измерения
(инвентаризации) объёмного расхода инертных грузов (сыпучих продуктов) на складах хранения, в их поточно-транспортной перевалке и в товарном грузообороте на ж/д и автотранспорте.

Отзыв об эксплуатации LaseTVM

«… Наш успешный опыт эксплуатации измерительных систем LaseTVM подтверждает их высокую эффективность в задачах автоматизации учёта и в обеспечении точности измерений объёмов грузопотоков инертных грузов на строительных объектах. Все метрологические и технические характеристики систем соответствуют заявленным, и это проверено реальной работой», — подчёркивает зам. генерального директора по механизации ООО «Трансстроймеханизация» А. Ю. Гращенков.

Илья Шилов, к. т. н., директор ООО «ЛАЗЕ»

«Объективный контроль грузопотоков и автоматизированный учёт объёмов инертных материалов в дорожном строительстве сегодня стали ключевыми факторами эффективного управления инфраструктурными проектами и стабильного развития бизнес-процессов для многих компаний в отрасли. Сегодня мы решаем острые проблемы, которые чётко обозначены производством в условиях манипуляций при пересчёте массы инертного груза в его товарный (оплачиваемый) объём».

LASE Industrielle Lasertechnik GmbH специализируется на производстве высокоточных промышленных лазерных (LiDAR) сканеров и разработке программных IoT-решений на их технологической базе, ориентируясь на задачи машинного зрения и искусственного интеллекта. Компания поставляет метрологические цифровые платформы для автоматического измерения (инвентаризации) объёмного расхода инертных грузов (сыпучих продуктов) на складах хранения, в их поточно-транспортной перевалке и в товарном грузообороте на ж/д и автотранспорте.

Текст: Илья Шилов, к. т. н., директор ООО «ЛАЗЕ»

ООО «ЛАЗЕ»