Laserkeilaus ja 3D-mallinnus auttavat saneeraussuunnittelussa
Heinolan Sahaniemen jätevedenpuhdistamon palautuslietepumppaamon suunnittelussa hyödynnettiin menestyksekkäästi laserkeilausta ja 3D-mallinnusta. Keilaus tehtiin yhden työvuoron aikana ja sen kustannukset, pistepilvimallin jalostaminen mukaan lukien, olivat vain muutama tuhat euroa.
3D-mallin näyttö suunnitellusta putkistosta
VIIMEISEN KYMMENEN vuoden aikana on vesihuollon laitossuunnittelussa siirrytty vaiheittain 3D-maailmaan. Nykyisin lähtökohtana lähes kaikissa projekteissa on 3D-mallinnuksen hyödyntäminen. Tämän myötä myös laserkeilauksen hyödyntäminen tulee varmasti yleistymään. Loppukäyttäjän kannalta olisi järkevää miettiä myös suunnitteluvaiheessa tehtyjen mallien jatkohyödyntämistä esimerkiksi eri tietojärjestelmäalustojen käyttöliittymänä.
Projektin lähtökohdat
Sahaniemen puhdistamo on saneerauksen kannalta tyypillinen kohde Suomessa. Se on rakennettu alun perin vuonna 1976 kemiallisena saostuslaitoksena, jonka jälkeen siihen on tehty useita erikokoisia saneerausvaiheita. Tämän johdosta kohteesta ei ollut käytettävissä ajantasaisia tarkepiirustuksia. Tekninen aineisto oli useiden toimijoiden ja vaiheiden jälkeen sekalaista. Osa pumppaamon putkilinjoista oli siirtynyt omien korjaustöiden yhteydessä. Tämän takia laserkeilauksen edut projektissa olivat selkeät, ja jo lähtökohtaisesti tilaaja toivoi keilauksen hyödyntämistä.
Saneerauskohteena olevan alueen panoraama.
Käsin tehtäviin mittauksiin verrattuna keilausaineisto saatiin heti sähköisessä muodossa. Lisäksi se säilyy varmasti tallessa ja on hyödynnettävissä myös tulevissa projekteissa. Varsinainen 3D-koneistosuunnittelu eteni keilauksen jälkeen nopeasti, kun käytettävissä olivat millimetrin tarkkuudella oikeat lähtötiedot.
Edut koneistosuunnittelun kannalta
Laserkeilauksen etuna on, että suunniteltavat koneistot ja putkistot voidaan sijoittaa tarkalleen oikeisiin paikkoihin. Laserkeilauksen tuloksena tuotettu pistepilviaineisto kertoo tilankäytön reunaehdot. 3D-mallin havainnollisuus yllätti myös tilaajan.
– Mallin avulla tila oli leikkauspiirustuksiin verrattuna helppo tunnistaa ja sen avulla pystyi hyvin hahmottamaan todellisen tilantarpeen, huollettavuuden ja tilan käytön koneistojen ja rakenteiden muuttuessa, kertoo Jake Nylund Heinolan vesihuoltolaitokselta.
Keilatussa tilassa olemassa oleva tekniikka ja kaikki rakenteet tulevat esiin, joten törmäystarkastelu suunniteltavien koneistojen ja putkistojen osalta tehdään samalla kertaa suunnittelutyön kanssa. Pistepilviaineisto tuo kerralla niin paljon tietoa suunnittelukohteesta, että olisi lähes mahdotonta saada samantasoinen mittausaineisto suunnittelutyön lähtötiedoksi käsin mittaamalla. Tämä todettiin suunnittelukohteeseen tehdyllä tutustumiskäynnillä.
Pumppaamotilan piirustukset olivat suunnitelmapiirustuksia ja tarkepiirustuksia ei ollut olemassa. Yhdellä keilauskäynnillä pistepilveen saatiin kaikki lähtötiedot kyseisestä pumppaamotilasta sisältäen koneistot ja putkistot, sähköt ja LVI-järjestelmät eli kaiken, mitä silmillä oli nähtävissä. Keilausaineiston avulla pystyttiin helposti määrittämään toteutustyölle urakkarajat eli liitoskohdat nykyiselle ja uusittavalle putkistolle.
Putkiston reititys sekä tuennan suunnittelu helpottuivat oleellisesti, kun tiedettiin tarkalleen olemassa olevien muiden rakenteiden sijainnit. Mallin avulla pystyttiin sijoittamaan uudet pumput paremmin olemassa oleviin nostoluukkuihin nähden sekä havaittiin joitakin esteitä pumppujen nykyisillä nostoreiteillä.
Pistepilvi sidottiin käytössä olevaan koordinaatistoon sekä korkeusjärjestelmään. Näin maanalaisen tunnelin pumppaamotilat saatiin sijoitettua oikealle paikalleen. Pelkästään yksi keilaus pumppaamon kannelta ulkotilassa antoi jo riittävät tiedot ympäristöstä, kuten pumppaamoon liittyvien altaiden vesipintojen korkeustasot. Tätä tietoa hyödynnettiin pumppujen hydraulisessa mitoituksessa.
Aineiston käsittely ja mallinnustyö
Mallinnustyö tapahtui Autodesk AutoCAD Plant 3D:n ja sen päällä toimivan Kubit PointSense Plant -sovelluksen avulla. Erilliset keilaukset saadaan yhdistettyä ja tuotua AutoCAD:n puolelle muun muassa Autodesk ReCAP ja Kubit PointSense -sovelluksia käyttäen.
Yksittäinen keilaus on kuin kohteesta otettu tarkka 360 asteen panoraamamustavalkovalokuva. Tavallisesta valokuvasta poiketen siinä on kuitenkin jokaisella pisteellä oma x-, y-, ja z-koordinaattitietonsa. AutoCAD:n puolella pistepilveä joudutaan ohjelmistorajoitteiden vuoksi jonkin verran harventamaan. Tarkempi aineisto saadaan kuitenkin käyttöön suunnittelutyön tueksi AutoCAD:n rinnalla toimivalla Kubit VirtuSurv sovelluksella.
Pistepilvi ylhäältä katsottuna.
VirtuSurv toimii samassa koordinaatistossa AutoCAD:ssä auki olevan pistepilven kanssa ja sen kautta voidaan lähettää koordinaattitietoja AutoCAD:n komennoille. VirtuSurv on hyödyllinen erityisesti monimutkaisissa kohteissa, joiden tulkitseminen on paljon helpompaa ja nopeampaa pistepilvestä luodun havainnollisen valokuvanäkymän kautta.
Kun pistepilvi on tuotu AutoCAD:n puolelle, rajataan siitä kiinnostuksen kohteet ja laaditaan tarvittavat mallinnustyön aikaiset leikkaukset, jotka ovat hyödynnettävissä läpi koko suunnitteluprosessin. Aineiston käsittelyn jälkeen voidaan siinä näkyvät putkistot mallintaa niin sanottujen älykkäiden työkalujen avulla. Suomessa käytettävien standardien mukaiset putkisto-osat saadaan haettua Plant 3D:n osakirjastoista.
Mallinnustyökalu osaa havainnoida putkilinjasta sen koon ja linjassa seuraavana olevat putkenosat. Kun putkisto on mallinnettu, sen osien asemat voidaan rajoittaa keskinäisesti toistensa suhteen joko putkiluokan rajoitteet tai pistepilven asemat priorisoiden. Lopuksi rajoitettu putkisto muunnetaan älykkäiksi Plant 3D:n putkisto-objekteiksi, jotka sisältävät kaikki osille olennaiset tiedot.
Mallin hyödyntäminen
Plant 3D:n putkistomallista voidaan sen osien sekä niiden sisältämän informaation perusteella ajaa ulos halutut suunnitelmapiirrokset ja osaluettelot. Lisäksi voidaan tehdä käyttäjäystävällinen ja havainnollinen 3D-pdf -kuva, joka normaalien pdfkuvien tapaan aukeaa ilmaisella Adobe Acrobat Reader -sovelluksella. 3D-pdf onkin pdf-muodossa oleva 3D-malli, jota käyttäjä pystyy katselemaan haluamassaan katselukulmassa.
Laserkeilausta ja pistepilven hyödyntämiseen tarkoitettuja ohjelmistoja voidaan tehokkaasti hyödyntää myös niin sanottujen as-build -piirustusten laadinnassa. Mielenkiintoinen sovellus olisi hyödyntää tuotettuja malleja esimerkiksi käyttäjäystävällisen kunnossapidon tietojärjestelmän käyttöliittymänä.
