Контроль строительства по облаку точек: поиск отклонений от 3D-модели

В рамках контроля строительства специалисты заказчика работают с данными лазерного сканирования строительных площадок. После съемки они получают облако точек — цифровое представление фактической геометрии объекта — и сопоставляют его с проектной 3D-моделью. Такое сравнение позволяет проверить, соответствует ли построенный объект проекту и насколько завершены строительные работы.

Проблема: отклонения от проекта важно выявлять как можно раньше

При строительстве промышленных объектов фактическое положение конструкций может отличаться от проектной документации. Элементы могут быть смещены, иметь отклонения по геометрии или быть выполнены не в полном объеме.

Чтобы контролировать качество строительства, заказчику необходимо регулярно сравнивать фактическое состояние объекта с проектной 3D-моделью. Для этого используются данные лазерного сканирования: облако точек показывает реальное положение конструкций и позволяет выявлять расхождения с проектом.

Чем позже обнаружены отклонения, тем сложнее и дороже их исправлять. Поэтому важно находить проблемные участки на ранних этапах строительства и быстро определять величину расхождений.

На крупных промышленных объектах ручная проверка таких данных занимает много времени. 3D-модели могут содержать сотни тысяч элементов, а облака точек — сотни миллионов точек. Специалистам требуется инструмент, который автоматически сравнивает данные съемки с проектом и помогает быстро находить отклонения.

Дополнительным требованием стала информационная безопасность. Ранее используемое ПО не позволяло работать с данными в необходимом корпоративном контуре, поэтому модели, результаты лазерного сканирования и результаты анализа требовалось хранить на внутренних серверах заказчика.

Задача: создать инструмент для автоматизированного строительного контроля

Заказчику требовался инструмент, который поможет контролировать соответствие фактически построенных объектов проектным решениям и сократить объем ручной проверки 3D-данных.

Система должна была объединить данные проектной 3D-модели и результаты лазерного сканирования, чтобы специалисты могли:

• оценивать степень готовности строительных объектов;
• находить отклонения фактической геометрии от проекта;
• определять величину расхождений;
• детально проверять проблемные конструкции;
• фиксировать результаты анализа для дальнейшей работы с замечаниями.

Решение должно было работать внутри корпоративного контура заказчика и использовать существующую платформу Rubius для работы с облаками точек.

Решение: сравнение фактического состояния объекта с проектной моделью

Rubius создал решение для контроля соответствия строительства проектным решениям на основе данных лазерного сканирования и 3D-моделей.

Система сравнивает проектную 3D-модель с результатами лазерного сканирования и определяет, насколько фактическое состояние объекта соответствует плану.

Специалист получает два основных результата анализа:

• степень готовности элементов объекта;
• величину отклонений фактической геометрии от проектной модели.

Информация отображается непосредственно в 3D-сцене. Цветовая визуализация помогает быстро оценить состояние объекта, найти участки с отклонениями и перейти к детальной проверке конкретных конструкций.

Для анализа система связывает данные лазерного сканирования с элементами проектной модели. Это позволяет корректно оценивать объекты даже в тех случаях, когда фактическое положение конструкции отличается от проектного.

Решение работает внутри корпоративного контура заказчика и использует существующую платформу Rubius для обработки и визуализации облаков точек.

Оценка готовности объектов по данным лазерного сканирования

Система автоматически определяет степень готовности элементов проектной 3D-модели по данным лазерного сканирования.

Алгоритм сопоставляет фактические данные с объектами модели и присваивает каждому элементу один из статусов:

• готов
• частично готов
• не готов
• статус не определен.

Статус «не определен» используется в случаях, когда объект не попал в область сканирования и данных недостаточно для оценки.

Результаты анализа отображаются на 3D-модели с помощью тепловой карты. Специалист сразу видит, какие элементы завершены, какие требуют проверки и где нужно обратить внимание на ход строительства.

Пороговые значения готовности можно настроить под требования конкретного проекта. При необходимости специалист может скорректировать статус вручную.

Поиск отклонений от проектной модели

Система анализирует расстояние между фактической геометрией объекта и проектной 3D-моделью.

Результат отображается в виде тепловой карты отклонений. Облако точек окрашивается в зависимости от величины расхождения, поэтому специалист быстро находит участки, которые требуют дополнительной проверки.

Пользователь задает допустимые и критические значения отклонений с учетом требований конкретного проекта.

После анализа специалист может выбрать отдельную точку и получить точное значение отклонения. При расчете система учитывает, к какой конструкции относится точка. Это помогает корректно проверять участки, где рядом расположены несколько труб, стен или элементов оборудования. 

Детальная проверка конструкций с помощью сечений

После того как система находит отклонение, специалист может изучить проблемный участок подробнее с помощью сечения.

На одном экране отображаются проектная геометрия и данные лазерного сканирования. Специалист сравнивает фактическое положение конструкции с проектом и измеряет расстояние между ними.

Инструмент помогает проверять конструкции разной формы и получать точные данные по выявленным отклонениям.

Контроль положения труб и цилиндрических объектов

Для трубопроводов система поддерживает отдельный сценарий анализа.

При лазерном сканировании труба может быть видна только частично. Специалист выбирает три точки на ее фактической поверхности, после чего система восстанавливает окружность и определяет положение центра трубы.

Это позволяет сравнить ось смонтированной трубы с проектным положением и измерить величину смещения.

Работа с результатами строительного контроля

После проверки специалист может использовать результаты анализа для дальнейшей работы с выявленными отклонениями.

Данные контроля помогают формировать реестр замечаний и отчетность, а также обсуждать результаты проверки с подрядчиками.

Так анализ 3D-данных становится частью процесса строительного контроля и работы с замечаниями.

Работа с большими объемами 3D-данных

Решение работает с крупными облаками точек и промышленными 3D-моделями.

На внутренних тестах система обрабатывала облака примерно до 700 млн точек и 3D-модели примерно до 1 млн элементов.

Чтобы упростить работу с большими объектами, специалисты могут разделять площадку на отдельные участки и загружать только необходимые данные. Это облегчает навигацию и снижает нагрузку на клиентскую часть приложения.

Результат: переход к цифровому контролю строительства

Заказчик получил единый инструмент для работы с данными лазерного сканирования и проектными моделями внутри корпоративного контура.

Решение помогает:

Принимать решения на основе актуальных данных об объекте.
Специалисты видят фактическое состояние строительства и могут сопоставлять его с проектом без ручного анализа больших объемов 3D-данных.

Контролировать ход строительства на основе единой цифровой модели.
Информация о готовности объектов и выявленных отклонениях доступна в одном представлении и связана с конкретными элементами проекта.

Раньше выявлять участки, требующие внимания.
Система помогает находить расхождения между проектом и фактическим состоянием объекта до того, как они переходят в последующие этапы работ.

Сделать результаты строительного контроля частью рабочего процесса.
Данные анализа можно использовать для формирования замечаний, подготовки отчетности и взаимодействия с подрядчиками.

Решение работает с 3D-моделями и облаками точек внутри инфраструктуры заказчика.