Prof. Paulo Augusto Ferreira Borges
Uso de Laser Scanner Terrestre para
Modelagem de Estruturas Metálicas:
Aplicação na Inspeção de
Empilhadeiras de Minério Utilizando
a Técnica de Varredura por
Ultrassom
INTRODUÇÃO
A importância do As-Built 3D com a utilização de
Laser Scanner, no que tange a engenharia, visa tornar
sua documentação atualizada com relação à instalação
existente de forma rápida e eficiente, associada ou não
a um banco de dados. Atualmente têm-se empregado
ferramentas de maquete eletrônica “3D”, que
apresentam melhor qualidade de visualização e permite
melhor planejamento de manutenção, simulação de
risco, ampliações do projeto, etc.
✓ Medição sem contato
Acesso Reduzido nas Áreas de Risco / Perigosas – Segurança
Fácil captura de dados
Captura da integridade das cenas críticas
✓ Eficiências Operacionais
Redução do risco de retrabalho, tempo de parada, paralização do
cronograma, redução da contingência.
Reaproveitamento dos dados para responder a futuras solicitações do
mesmo cliente.
VANTAGENS DO LASER
SCANNER TERRESTRE
✓ Custos operacionais reduzidos
Sem necessidade de retorno de visitas no site.
Sem espera para permissões
Redução no tempo de projeto
✓ Confiança nos dados
Obtenção de informações dimensionais (nuvem de pontos).
Certeza de abrangência integral no levantamento
Compreensão fácil da cena (imagens calibradas)
Detalhes ricos dos dados = entregas compiladas
Ricos conjuntos de dados = compilando resultados = Precisão
VANTAGENS DO LASER
SCANNER TERRESTRE
Em geral, um TLS emite um pulso laser, o qual é
desviado por um pequeno dispositivo de rotação
(espelho ou prisma) em direção ao objeto. Este
dispositivo que permite desviar o feixe laser em duas
direções (horizontal e vertical) é considerado o segundo
componente mais importante de um TLS. O laser é
refletido e retorna ao sistema no qual são registradas
as distâncias entre o dispositivo laser e o objeto, além
da refletância (intensidade da energia refletida) e os
ângulos de elevação e azimute, a partir dos quais é
possível obter as coordenadas tridimensionais dos
pontos que definem os objetos escaneados
PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO
3D SCANNER
METODOLOGIA
DE TRABALHO
O CAE está sustentado em
ferramentas de CAD avançadas, as
quais permitem não apenas definir
as dimensões do produto concebido,
como também outras características,
como materiais, acabamentos,
processos de fabricação e
de montagem e até interações com
elementos externos,
como forças aplicadas, temperatura,
etc.
MATERIAIS
1. O LASER SCANNER FARO PHOTON 80
Alcance0.6 – 80.0 m com incidência normal em
superfícies com 90% de refletância;
Erro Padrão ± 2mm até 25m;
Velocidade de Medição até 120.000 pontos/segundo;
Campo de Visada Horizontal 360º;
Campo de Visada Vertical 320º;
Laser 20 mW (Laser Classe 3R);
Comprimento de Onda 785nm;
Tamanho da Projeção do
Laser3.3mm (circular).
Desvio Padrão
10m – dados brutos 0.8mm a 90% refl. / 1.4mm a 10% refl.;
10m – supressão de ruídos 0.4mm a 90% refl. / 0.7mm a 10% refl.;
25m – dados brutos 1.0mm a 90% refl. / 2.7mm a 10% refl.;
25m – supressão de ruídos 0.5mm a 90% refl. / 1.35mm a 10% refl.;
MATERIAIS
1. O LASER SCANNER FARO PHOTON 80
MATERIAIS
2. O LASER SCANNER FARO FOCUS 3D X330
MATERIAIS
2. O LASER SCANNER FARO FOCUS 3D X330
Alcance0.6 – 330.0 m com incidência normal em
superfícies com 90% de refletância
Erro Padrão ± 2mm até 25m
Velocidade de Medição 122,000 / 244,000 / 488,000 / 976,000 pontos/s
Campo de Visada
Horizontal/Vertical360º / 300º
Res. Angular Horizontal/Vertical ± 0,009º
Laser Laser Classe 1
Divergência do Feixe Laser 0.19 mrad
Comprimento de Onda 1550nm
Tamanho da Projeção do Laser 2.25mm (circular)
Desvio Padrão
10m – dados brutos 0.3mm a 90% refl. / 0.4mm a 10% refl.
10m – supressão de ruídos 0.15mm a 90% refl. / 0.2mm a 10% refl.
25m – dados brutos 0.3mm a 90% refl. / 0.5mm a 10% refl.
25m – supressão de ruídos 0.15mm a 90% refl. / 0.25mm a 10% refl.
MATERIAIS
2. O LASER SCANNER STONEX X300
MATERIAIS
2. O LASER SCANNER STONEX X300
Alcance0.6 – 300 m com 100% de refletância
(superfície branca)
Erro Padrão < 6mm até 50m e < 40mm até 300m
Velocidade de Medição até 40,000 pontos/s
Campo de Visada Horizontal 360º
Campo de Visada Vertical 90º (-25º a 65º)
Laser Classe 1M (IEC 60825-1)
Divergência do Feixe Laser 0.37 mrad
Comprimento de Onda 905nm
Resolução Angular
Horizontal/Vertical± 0,0225º
MATERIAIS
3. ALVOS PLANOS E ESFÉRICOS
APLICAÇÃO NA INSPEÇÃO DE
EMPILHADEIRAS DE MINÉRIO
O ensaio por ultrassom caracteriza-se num
método não destrutivo que tem por objetivo a detecção
de defeitos ou descontinuidades internas, presentes
nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos
ou não ferrosos (ANDREUCCI, R. 2011).
O sinal de ultrassom é composto de ondas
sonoras com frequência acima de 20 kHz geradas por
um aparelho eletrônico. No ensaio as ondas se
propagam em um meio elástico em direção à peça a
ser ensaiada e, se for encontrado algum tipo de
descontinuidade, é gerado um eco de reflexo na tela do
aparelho de ultrassom, caracterizando uma peça não
conforme
ENSAIO NÃO DESTRUTIVO POR
ULTRASSOM
As figuras 01 e 02 mostram o princípio básico do
ultrassom em ensaios não destrutivos utilizando a
técnica pulso-eco. O aparelho produz um pulso no
instante (T1), esse se propaga pela peça, e neste
instante (T1) o circuito de controle do aparelho inicia a
contagem do tempo.
ENSAIO NÃO DESTRUTIVO POR
ULTRASSOM
ENSAIO NÃO DESTRUTIVO POR
ULTRASSOM
Ao incidir numa descontinuidade (interface), figura 02,
que se encontra na distância (S), ocorre a reflexão da
onda emitida pelo cristal que é representado pelo eco
de reflexão na tela do aparelho de ultrassom.
(ANDREUCCI, R., 2011)
ENSAIO NÃO DESTRUTIVO POR
ULTRASSOM
ENSAIO NÃO DESTRUTIVO POR
ULTRASSOM
O teste ultra-sónico
convencional, ou UT, utiliza
transdutores de elemento
único ou duplo para gerarem
ondas sonoras de altas
frequências e extremamente
direccionadas para medições
da espessura não destrutivas
ou detecção de falhas ocultas
existentes no interior de
materiais como metais,
plásticos, cerâmicas e
compostos.
ULTRASSOM CONVENCIONAL
O teste de Phased Array, ou
PA, é um tipo especializado
de teste ultra-sónico que
utiliza transdutores de matriz
de múltiplos elementos e um
software completo para
conduzir feixes sonoros de
alta frequência através de um
elemento de teste.
ULTRASSOM POR PHASED
ARRAY
DETECÇÃO DE PROFUNDIDADE
A degradação de um material depende de
vários fatores:
✓ Fatores de degradação que agem no local
onde o material está empregado;
✓ Da natureza físico–química do material
✓ De detalhes de projeto, dispositivos de
proteção
✓ Eficiência da manutenção (preventiva e
corretivas).
DEGRADAÇÃO
DEGRADAÇÃO
TRABALHO DE CAMPO
Etapa 1: Definição do Sistemas de Coordenadas
Para definir o sistema de referência foram materializados
pontos de apoio no entorno do local onde se encontrava a
empilhadeira de minério. Em seguida, as coordenadas
destes pontos de apoio foram determinadas utilizando-se
uma estação total.
Etapa 2: Transporte de Coordenadas para os alvos
do Scanner
Utilizando a função de interseção a ré disponível na
Estação Total possibilitou-se transportar as
coordenadas dos marcos conhecidos para os targuets
utilizados pelo Laser Scanner 3D, assim, possibilitando
a rotação e translação da nuvem de pontos para sua
posição correta, ou seja, para o mesmo sistema de
referência dos marcos de apoio.
TRABALHO DE CAMPO
Etapa 3: Varredura Laser Scanner Terrestre
Esta etapa normalmente é realizada concomitante à etapa 2,
uma vez que o LST levava em torno de 7 minutos para uma
varredura completa.
TRABALHO DE CAMPO
Etapa 4: Consolidação e Registro da Nuvem de Pontos
O processo de consolidação consiste na
transformação de toda a nuvem de pontos num sistema
único de coordenadas através de transformações
matemáticas, fazendo com que se tenha ao final, uma
nuvem de pontos única e precisa, com detalhes de toda a
área levantada e pronta para o processo de modelagem ou
até mesmo para análise de interferência.
Esse processo pode ser feito de modo automático,
deixando a cargo do operador responsável, validar a nuvem
de pontos consolidada e, se necessário, refinar o processo
através de processos semi-automáticos.
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 5: Segmentação da Nuvem de Pontos
Consiste em separar a nuvem de pontos conforme a
estrutura a ser modelada.
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 6: Modelagem das diferentes estruras
Trabalho integrado com Plataformas CAD e Softwares de
Plant Design.
✓ Auto Desk AutoCAD
✓ Bentley MicroStation
✓ Integra CAST3D
✓ Aveva PDMS
✓ Intergraph PDS
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 6: Modelagem das diferentes estruras
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 6: Modelagem das diferentes estruras
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 6: Modelagem das diferentes estruras
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 6: Modelagem das diferentes estruras
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 6: Modelagem das diferentes estruras
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
Etapa 6: Modelagem das diferentes estruras
TRABALHO DE ESCRITÓRIO
PELA ATENÇÃO
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