Геодезическая съемка крановых путей и подкрановых конструкций мостовых и козловых кранов производится регулярно в рамках комплекса мероприятий по обеспечению промышленной безопасности и эксплуатационной эффективности

Решение

Роботизированный тахеометр Trimble S9
Полевой контроллер Trimble TSC3
ПО Trimble Business Center
ПО Trimble Access

Пример проекта

Геодезическая съемка крановых путей и подкрановых конструкций на площадке крупного судостроительного предприятия

Контроль геометрии крановых путей и подкрановых конструкций методами прикладной геодезии.

Геодезическая съемка крановых путей и подкрановых конструкций (подкрановых балок; опорных консолей колонн и др.) является составной частью комплекса работ по обследованию путей, и производится на регулярной основе. Выполняется с целью уточнения основных геометрических характеристик и взаимного положения конструкционных элементов пути.

Геометрия крановых рельс должна максимально соответствовать геометрии (базе) крана. При соблюдении этого условия, снижаются нагрузки на конструкции, предотвращается преждевременный износ рельс, колёс и других механизмов крана, достигаются оптимальные характеристики энергопотребления, упрощается техническое обслуживание.

К планово-высотной съемке крановых путей предъявляются строгие требования по точности, как правило, определяемые в диапазоне 1-2 мм. Наряду с высокой точностью, важное значение имеет скорость выполнения измерений, от которой напрямую зависит время простоя крана. Также необходимо учитывать, что строительные конструкции (особенно размещенные на высоте) не являются статичными и испытывают деформации под нагрузкой, возникающие при работе грузоподъемных механизмов и вызывающие вибрации, которые могут оказывать существенное влияние на результат измерений. Таким образом, чем
продолжительнее интервал времени измерений на каждой позиции, тем выше влияние на результаты измерений внешних негативных факторов.

Подход к решению измерительной задачи зависит от ряда факторов, к которым относятся типы кранов и характеристики пролетов (протяженность путей, ширина колеи, высота конструкций над нулевым уровнем).
В зависимости от условий производственной площадки, пролёты можно разделить на два основных типа:

Открытые. Пролет хорошо просматривается с одной-двух позиций. Съемка выполняется полярным способом и не требует создания сложного съемочного обоснования.
Закрытые. Ограниченная видимость в продольном направлении и затрудненная (либо отсутствующая) видимость в поперечном направлении пролёта. Требуется создание высокоточной планово-высотной сети, с пунктов которой, полярным способом осуществляется съемка конструкционных элементов.

С точки зрения организации работ выделяются два подхода: с применением традиционных механических средств и с применением современной роботизированной техники.

При использовании традиционных механических измерений, как правило, на каждом пролёте требуется выполнение двух отдельных видов работ: геометрическое нивелирование и плановая съемка с помощью электронного тахеометра. Производство измерений занимает большое количество времени и предъявляет высокие требования к квалификации персонала, в особенности к измерительным навыкам.

Применение роботизированного тахеометра позволяет автоматизировать линейно-угловые измерения, повысить скорость, точность и надёжность результатов. Значительно сокращается время производства работ и количество задействованного персонала. Минимизируется влияние негативных факторов, включая измерительные ошибки исполнителя.

Решение Trimble для роботизированных измерений крановых
путей и подкрановых конструкций.

Корпорация Trimble является крупнейшим мировым производителем оборудования и программного обеспечения в области точных геодезических измерений. Решение Trimble для мониторинга крановых путей и подкрановых конструкций может включать следующие основные компоненты:

Роботизированный тахеометр Trimble S9 — автоматизация линейно-угловых измерений при обеспечении высочайшей точности и возможности удаленного управления инструментом, в том числе дистанционно, без необходимости постоянного присутствия специалиста на площадке.

▶Точность измерения углов 0.5” или 1”
▶ Технологии Trimble SureScan и VISION для быстрого сбора и обработки данных
▶ Технология Trimble SurePoint компенсации ошибок наклона инструмента
▶ Технология Autolock позволяет выполнить автоматический поиск, захват и отслеживание призмы
▶ Высокоточный безотражательный дальномер (DR HP) с точностью измерения расстояний 1мм + 1мм/км
▶ Инженерные функции, включая технологию Trimble FineLock™ и лазерный указатель класса Class 3R. Технология Trimble Finelock
позволяет автоматически наводиться на цели без помех от окружающих призм.

Роботизированный тахеометр Trimble S9 позволяют производить высокоточные линейно-угловые измерения, которые не зависят от навыков оператора и условий освещения, что достигается благодаря автоматической точности наведения. Путем линейных угловых измерений получаем миллиметровую точность в плане и по высоте для каждой точки измеряемой поверхности (рельс и подкрановая балка), при этом исключается необходимость нивелирования.

Для данного вида работ может быть задействован один специалист (ИТР), не
имеющий профессиональных измерительных навыков, т.к. измерения производятся в удаленном режиме и практически без остановки крана.

Программное обеспечение Trimble Business Center — автоматизация камеральной обработки измерений, получение исполнительной схемы пути в нужном формате для дальнейшего анализа, широкие возможности для формирования отчетной документации. Программное обеспечение позволяет обрабатывать данные электронных тахеометров, GNSS приемников, нивелиров, 3D сканеров, а также данные аэрофото- и наземной съемки.

▶Надежное и точное уравнивание геодезических ходов и сетей
▶ Инструменты геодезического проектирования для подготовки исполнительных материалов
▶ Инструменты для работы с облаками точек для их визуализации, регистрации, очистки и автоматизированной классификации
▶ Моделирование рельефа и поверхностей с точным вычислением объемов и созданием горизонталей
▶ Отслеживание данных с просмотром сырых измерений и хронологии съемки
▶ Совместимость и интеграция с ГИС

Результат обработки представляется в виде исполнительной схемы кранового пути в условной системе координат и высот (уравненные значения), где за отметку нуля принята наивысшая точка рельса.

Далее данные могут передаваться во внешние CAD приложения для анализа измерений и выявления геометрических несоответствий.

Полевое программное обеспечение Trimble Access — предоставляет широкий набор функций для решения различных измерительных задач в геодезии, отличается простотой и удобством, что позволяет максимально гибко использовать возможности инструментов, в зависимости от специфики задачи.

Trimble Access предназначен для обеспечения повседневных работ, включая топографическую съемку, разбивку, создание сетей и многое другое, и позволяет повысить производительность работ.

▶ Простое кодирование объектов одним нажатием
▶ Мощные функции расчетов
▶ Графическая разбивка точек, линий, кривых и разбивочных элементов с активных карт
▶ Технология комбинированной съемки, объединяющая оптические и GNSS
измерения, данные сканирования и изображения в одном проекте

Управление процессом сбора данных осуществляется посредством программного обеспечения Trimble Access, установленного на полевом контроллере.
Данный комплекс имеет широкий набор функций и для решения различных измерительных задач, позволяет максимально эффективно использовать
возможности измерительных средств в рамках проекта.

Пример применения роботизированного тахеометра для съемки крановых путей и подкрановых конструкций на российском судостроительном предприятии.

В рамках представленного проекта работы выполнялись на площадке российского производственного объединения специализирующегося на производстве морской техники для добычи нефти и газа, в том числе морских платформ, а также военной техники.

Эксплуатация различных крановых конструкций на предприятии характеризуется высокой интенсивностью.
Высокоточные линейно-угловые измерения крановых путей и подкрановых конструкций с применением современных измерительных средств позволяют получить максимально достоверную информацию в кратчайшие сроки.

В качестве примера выполненных работ рассмотрен путь мостового крана, грузоподъемностью до 50 тонн:

▶ размер пролёта 170 на 22 метра, высота подкрановых путей на данном пролёте составляет 20 м от пола цеха
▶ ширина подкрановой балки 1 метр, страховочный леер размещён на высоте 1 - 1,5 м над подкрановой балкой
▶ съемка путей выполнена с шагом 3 м
▶ марка подкранового рельса КР80

Рис.1 Общая схема измерений

Измерения производились на середину опорной поверхности рельса (ось рельса), верх выправительной прокладки, верх подкрановой балки, верх консоли колонны, т.к. нет строгой плановой привязки, при обработке результатов измерений учитывалось только их высотное положение.

Процесс измерений осуществлялся следующим образом:

Роботизированный тахеометр Trimble S9 DR HP 0.5” был установлен на хорошо просматриваемой измерительной позиции на мосту крана в середине пролета. Тахеометр производит автоматизированное сопровождение цели и запись измерений по команде исполнителя.

Исполнитель перемещается по подкрановой балке с контроллером Trimble TSC3 и вехой, в нижней части которой установлена цель (360-ти градусный отражатель).
Управление тахеометром Trimble S9 производится дистанционно, с использованием Bluetooth.

Положение цели (наконечник отражателя) над серединой опорной поверхности рельса контролируется при помощи специального кондуктора. При максимально возможном темпе роботизированных измерений (0,5 с на 1 точку), результаты фактически свободны от случайных ошибок наведения и механических воздействий оператора.

Управление процессом сбора данных осуществляется посредством функционального и простого в использовании полевого программного обеспечения Trimble Access, установленного на контроллере, что позволяет максимально гибко и эффективно использовать возможности инструментов.
Ниже приведены фрагменты измерений рельса с оценкой точности в плане и по высоте.
Условные обозначения:

▶ рельс R
▶ верх выправительной прокладки NR
▶ верх подкрановой балки B

Рис. 2. Контрольный элемент 1
Рис. 3. Контрольный элемент 2

Обработка измерений выполнялась в среде программного комплекса Trimble Business Center. В процессе обработки производится импорт данных из памяти контроллера TSC3, редактирование и последующее уравнивание измерений. Результат обработки измерений представляется в виде исполнительной схемы пути в условной системе координат и высот, где за отметку нуля принята наивысшая точка.

Trimble Business Center позволяет настроить форматы отчётных данных (исполнительные схемы, ведомости координат/высот и т.п.) в соответствии с требованиями нормативной документации, а также данные могут передаваться в CAD приложения для анализа и выявления геометрических несоответствий.

Рис. 4. Исполнительная схема пути в условной системе координат

Результат

Предложенный подход к организации геодезической съемки и обработке данных с применением современных роботизированных инструментов и программного обеспечения Trimble, позволил существенно автоматизировать выполнение высокоточных измерений подкрановых путей и конструкций, сократить риски возникновения ошибок на всех этапах проведения работ, а также существенно уменьшить трудозатраты на проект.

Результаты измерений представляются в виде исполнительной схемы кранового пути в условной системе координат и высот (уравненные значения), где за отметку нуля принята наивысшая точка рельса:

▶ точность определения планового и высотного положения составила —1 мм
▶ суммарное количество съемочных точек (пикетов) на данном пролёте составило — 326
▶ время, затраченное на производство измерений — 1 час 15 минут
▶ общее время работ на пролёте, с учётом подъема на подкрановый путь и установку инструмента —
1 час 40 минут.
▶ задействованный персонал — 1 техник-геодезист.

По результатам представленного и других аналогичных проектов подготовлена и апробирована программа обучения методам производства геодезических работ в условиях действующей промышленной площадки.
Программа разработана для инженерного персонала различного уровня базовой подготовки, в том числе не имеющего навыков геодезических измерений.

Работы выполнялись в соответствии с нормативно-техническими документами:

РД 10-138-97 Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин

СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве