Zastosowanie naziemnego skaningu laserowego w badaniu górniczych obiektów inżynierskich

Zastosowanie naziemnego skaningu laserowego w badaniu górniczych obiektów inżynierskich
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Przemysł wydobywczy od zawsze zainteresowany był wdrażaniem nowoczesnych technologii, które pozwalałyby na zwiększenie wydobycia przy jednoczesnym podniesieniu bezpieczeństwa funkcjonowania kopalni. Działy miernicze kopalń również wpisują się w ten trend, poprzez bardzo intensywne testowanie i pozyskiwanie nowoczesnych technologii pomiarowych.

1. Wstęp

Dążenie do wykorzystania nowoczesnych technologii pomiarowych wynika przede wszystkim z potrzeby pozyskiwania dużych ilości danych, z dużą dokładnością i w trudnych warunkach pomiarowych, przy jednoczesnym maksymalnym ograniczeniu czasochłonności trwania pomiarów.

Nowoczesna technologia, czy też nowa technologia (High-tech) związana jest z osiągnięciami nauki, które miały miejsce w ciągu ostatnich pięciu lat. Niemniej, można również przyjąć, że nowoczesna technologia to taka, która jeszcze nie została w danej dyscyplinie przetestowana i wprowadzona do powszechnego użytku. Tak więc technologia skaningu laserowego, która wprowadzana jest od lat 90. XX w. przestała być nowoczesną technologią pomiarową, a ze względu na coraz większą dostępność sprzętu (cena) staje się jedną z podstawowych technologii pomiarowych, szczególnie w pracach inwentaryzacyjnych.

Wprowadzenie technologii skaningu laserowego do kopalni pozwala na szybkie pozyskiwanie informacji o geometrii mierzonych obiektów, przy jednoczesnym zachowaniu wymaganych dokładności [12].

Pomiarowi mogą podlegać wyrobiska górnicze [14, 16], jak również infrastruktura techniczna kopalni [11]. Wprowadza się również technologię skaningu laserowego do pomiarów deformacji i przemieszczeń powierzchni terenu. W pomiarach deformacji stosuje się zarówno naziemny skaning laserowy (TLS) [2, 12, 17], jak i lotniczy skaning laserowy (ALS) [5]. Wyniki uzyskiwane w tym zakresie są bardzo interesujące.

Innym bardzo ciekawym zastosowaniem dla technologii skaningu laserowego jest inżynieria odwrotna, pozwalająca na tworzenie trójwymiarowych komputerowych modeli rzeczywistych obiektów. Pozwala to na odtwarzanie dokumentacji obiektów, identyfikację uszkodzeń urządzeń, czy też prowadzenie analiz mechanicznych lub wytrzymałościowych. Inżynieria odwrotna może być prowadzona w skali mikro (dla niewielkich pojedynczych urządzeń) [15], bądź też w skali makro (duże urządzenia, zespoły urządzeń, linie produkcyjne) [12].

W niniejszej pracy zespół autorów podejmuje próbę przedstawienia możliwości wykorzystania technologii naziemnego skaningu laserowego (TLS) w podziemnych zakładach górniczych, w aspekcie pomiarów geometrii różnych obiektów inżynierskich. Na przykładzie danych pozyskanych skanerem Leica ScanStation C5, o nadanej georeferencji układu lokalnego kopalni KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Lubin, przedstawiona zostanie specyfika pomiarów oraz możliwości pozyskania danych cyfrowych o mierzonych obiektach.

2. Obiekty wymagające kontroli geometrii konstrukcji

Obiekty usytuowane w strefie wpływów eksploatacji górniczej, mającej istotny wpływ na ich pracę i stabilność, wymagają okresowych kontroli geometrii konstrukcji.

Obowiązek monitorowania zmian geometrii górniczych obiektów inżynierskich wynika z podstawowych aktów prawnych regulujących działalność zakładów górniczych [19, 20]. Przez kontrolę geometrii konstrukcji obiektów należy rozumieć nie tylko pozyskiwanie informacji o zmianach ich kształtu, ale również ich porównywanie z wartościami dopuszczalnymi przez normy i przepisy prawa, a także uruchamianie odpowiednich działań profilaktycznych.

Szczególnej uwagi wymagają okresowe kontrole geometrii urządzeń transportowych, w tym ich zgodności z danymi projektowymi, i ustalenie stanu ich bezpieczeństwa. Wykonywane w tym celu klasyczne pomiary geodezyjne wiążą się z długotrwałym wyłączeniem obiektu z eksploatacji, co niekorzystnie wpływa na pracę całego zakładu. Potrzeba skracania czasu niezbędnego do kontroli obiektów w ruchu oraz konieczność zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa pracy urządzeń transportowych wymuszają implementację nowych technologii pomiarowych umożliwiających szybkie i dokładne wykonanie pomiarów, bez dezorganizacji pracy. Technologia naziemnego skaningu laserowego umożliwia znaczne skrócenie czasu wykonywanych pomiarów, dając jednocześnie możliwość zarejestrowania wielu elementów nadliczbowych. Dzięki zastosowaniu w skanerach wysokoprecyzyjnych dalmierzy, dokładność wyznaczenia współrzędnych punktów jest rzędu pojedynczych milimetrów. Możliwości wykorzystania naziemnego skaningu laserowego w kontroli i ocenie stanu geometrycznego konstrukcji przeanalizowano na dwóch elementach urządzeń transportowych: prowadnikach kątowych szybu LIV i elementach suwnicy w komorze mechanicznej.

Prowadnik kątowy to konstrukcja stalowa przeznaczona do prowadzenia naczyń wyciągowych, stosowana wyłącznie na poziomach końcowych, w miejscach, gdzie ze względów technologicznych przerwane są ciągi prowadników szybowych [3]. Zadaniem prowadzeń kątowych jest zapewnienie wymaganej dokładności ustawienia naczynia w miejscu jego załadunku i wyładunku. Dane dotyczące geometrii prowadników kątowych, w tym ich prostoliniowość i wychylenie od linii pionu, są niezbędną informacją dla oceny bezpieczeństwa funkcjonowania szybu górniczego. Zmiana geometrii prowadników, występująca na skutek eksploatacji urządzeń wyciągowych oraz ruchów górotworu w sąsiedztwie rury szybowej, może spowodować zmniejszenie odległości między torami prowadzenia naczyń, grożąc zakleszczeniem naczynia między prowadnikami. Zwiększenie odległości może natomiast doprowadzić do wypadnięcia naczynia z torów prowadzenia. Kontrolne pomiary torów prowadzenia naczyń wyciągowych powinny być przeprowadzane nie rzadziej niż co 5 lat [19]. Podstawową wadą klasycznych metod pomiaru elementów geometrii w szybach jest ich czasochłonność, wiążąca się z koniecznością wstrzymania ruchu w szybie na długi czas wykonywania prac mierniczych.

Również fakt pomiaru tylko wybranych punktów wpływa na jakość i kompletność informacji o stanie technicznym obiektu. Obecnie, Dział Mierniczy KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Lubin do pomiaru geometrii prowadników kątowych wykorzystuje więc technologię TLS (rys. 1).

Suwnica to urządzenie transportu bliskiego, wykorzystywane w zakładach górniczych przede wszystkim do przemieszczania surowców w obrębie składów, często instalowane również w celu umożliwienia montażu i okresowych remontów urządzeń i maszyn. Bezpieczeństwo użytkowania suwnic oraz ich bezawaryjność uzależnione są od spełnienia wymagań geometrycznych wszystkich ich podzespołów. Wskutek osiadania konstrukcji nośnej toru podsuwnicowego oraz oddziaływania różnych czynników, w trakcie eksploatacji występują stopniowe rozregulowania się torów, powodujące zmiany projektowego ułożenia geometrycznego osi szyn torów suwnicowych. Przekroczenie dozwolonych tolerancji granicznych obniża właściwości jezdne urządzenia.

Skutkiem tego jest szybsze zużycie kół jezdnych, nagłe zmiany prędkości jazdy i niespodziewane kołysanie się ładunków. Z uwagi na konieczność utrzymania ciągłości pracy suwnic w procesach produkcyjnych wykonuje się pomiary kontrolne warunków geometrycznych urządzenia, w szczególności toru podsuwnicowego [7, 18].

Klasyczne pomiary geometrii suwnic są czasochłonne i wymagają wstrzymania pracy urządzenia na długi czas ich wykonywania, a obserwacja tylko wybranych punktów wpływa na kompletność informacji o stanie technicznym obiektu. Dział Mierniczy KGHM PM S.A.

O/ZG Lubin podjął więc próbę zastosowania naziemnego skaningu laserowego w kontroli geometrii suwnicy (rys. 2).

W ramach kontroli geometrii konstrukcji można wykorzystać wstępnie opracowaną chmurę punktów, składającą się z milionów obserwacji, gdzie błąd położenia każdej z nich w przestrzeni stanowi wielkość rzędu pojedynczych milimetrów. Wykonane na chmurze punktów obserwacje, nazywane "pomiarami wirtualnymi", umożliwiają dokładny pomiar zeskanowanych obiektów i kontrolę ich warunków geometrycznych. Narzędzia pomiarowe dostępne w oprogramowaniu do obróbki danych TLS pozwalają na wyznaczenie odległości pomiędzy dowolnie wybranymi punktami chmury (rys. 3). Wymagania, które powinny spełniać prowadniki kątowe można zweryfikować, mierząc odległość płaszczyzn ślizgowych każdych dwóch przeciwległych prowadzeń kątowych oraz odległość po przekątnej, którą można porównać z wartością nominalną. Prawidłowość warunków geometrycznych toru podsuwnicowego można ocenić poprzez pomiar odległości pomiędzy tokami szyn (parametr rozstawu szyn - rozpiętość) i porównanie wyników z wartościami projektowymi oraz odniesienie ich do wartości dopuszczalnych odchyłek ujętych w normie. Za pomocą pomiarów na chmurze punktów można skontrolować również inne parametry geometryczne suwnic, związane z ułożeniem szyn i belek w odpowiednich odległościach od elementów konstrukcji nośnej hali oraz innych urządzeń, wymiarem części tocznej czy wzajemnym przesunięciem w styku sąsiednich szyn. Transformacja danych TLS umożliwia pozyskanie informacji przestrzennych w przyjętym układzie odniesienia oraz wykorzystanie ich w zakresie kontroli prostoliniowości, pionowości i równoległości. Współrzędne chmur punktów wewnętrznej krawędzi szyny lewej i prawej oraz naroży prowadników w lokalnym układzie, o przebiegu osi Y wzdłuż badanej konstrukcji, można aproksymować liniowo, wyliczając na ich podstawie proste regresji. Wykresy przedstawiające przebieg prostych regresji dla przedziału ufności 0,95 umożliwiają wyznaczenie ewentualnych odchyłek rektyfikacyjnych, gwarantujących bezawaryjną pracę urządzeń. W oparciu o wartości średnich sum współrzędnych Y można wyznaczyć także równanie prostej reprezentującej oś pomiędzy torami suwnicy, najlepiej wpasowującej się we wszystkie pomierzone punkty.

Na podstawie prostej regresji możliwe jest wyznaczenie optymalnych wartości osi pomiędzy torami suwnicy, a po pomniejszeniu jej o wartość połowy rozstawu - uzyskanie pożądanych współrzędnych wewnętrznej strony toru lewego i prawego. Realizując różnicę pomiędzy rzeczywistymi współrzędnymi toru a najbardziej dopasowanym przebiegiem, uwzględniającym wszystkie punkty i zadany rozstaw, wyznaczyć można wartość odchyłki rektyfikacyjnej toru suwnicy.

W celu weryfikacji geometrii konstrukcji, a zwłaszcza w kontroli zgodności obiektów z dokumentacją projektową, niezastąpione są dwuwymiarowe przekroje [4].

Naziemny skaning laserowy zapewnia powierzchniowe pokrycie obiektu danymi pomiarowymi, wyznaczając współrzędne milionów punktów, a nie - jak w przypadku pomiarów klasycznych - tylko kilku lub kilkunastu. Utworzone w oparciu o chmurę punktów przekroje, umożliwiają uzyskanie szczegółowych informacji metrologicznych o każdym zeskanowanym fragmencie konstrukcji (rys.

4). W celu kontroli geometrii prowadników kątowych należy wykonać przynajmniej trzy przekroje: na początku i końcu oraz w środku konstrukcji. Natomiast przekroje suwnicy najlepiej wyrysować w reprezentatywnych punktach pomiarowych toru, w miejscach, gdzie wykonywane są obserwacje metodą tradycyjną (punkty początkowe i końcowe szyn toru, styki odcinków szyn, miejsca odchyleń i obniżeń szyn, miejsca podparcia szyn oraz punkty między nimi, czyli środki przęseł). Nałożenie utworzonych przekroi na siebie pozwala na ocenę niezmienności przebiegu geometrycznego poszczególnych elementów i wykrycie nawet niewielkich, milimetrowych rozbieżności. W oparciu o wykonane przekroje możliwa jest kontrola zmian wielkości rozstawów pomiędzy odpowiadającymi sobie prowadnikami w naprzeciwległych ciągach prowadniczych oraz rozstawów szyn toru jezdnego suwnicy. Dzięki określonym na podstawie przekroi współrzędnym wybranego narożnika prowadnika lub szyn toru suwnicy i porównaniu wyliczonych na ich podstawie wielkości rozstawów z rozstawami nominalnymi, można określić wartości korekcyjne służące do rektyfikacji.

W oparciu o przekroje można zweryfikować również kształt poszczególnych elementów konstrukcji. Część toczna szyny suwnicy oraz prowadniki kątowe mają określony kształt, wymiary i ułożenie przestrzenne. Wpasowując teoretyczny kształt główki toru suwnicy lub prowadnika w przekrój utworzony z chmury punktów, można określić rozbieżności pomiędzy rzeczywistym a projektowanym kształtem elementu. Należy także zaznaczyć, że przekroje pozyskiwane w kolejnych cyklach pomiarowych będą w pełni porównywalne, co umożliwi wyznaczenie powierzchniowych (a nie punktowych) deformacji i odkształceń, świadczących o destabilizacji konstrukcji, a tym samym zagrożeniu bezpieczeństwa urządzenia.

3. Obiekty o utrudnionym dostępie

Dokładna znajomość kształtu, objętości i lokalnych deformacji wyrobisk podziemnych ma kluczowe znaczenie dla prawidłowej pracy i bezpieczeństwa zakładów górniczych. Zaciskanie wywołane wpływem górotworu pogarsza stabilność obiektów. Stosowane dotychczas, klasyczne metody pomiarowe odnoszą się jedynie do wybranych punktów badawczych, których przemieszczenia są utożsamiane z deformacją wyrobiska i generalizują ich kształt i objętość. Nie można też pominąć faktu, że kontrolne pomiary wielu obiektów podziemnych są zaniedbywane z powodu ich niedostępności dla metod tradycyjnych. Technologia naziemnego skaningu laserowego pozwala uzyskać pełną informację o wyrobiskach, a szybki, automatyczny i bezdotykowy pomiar pozwala na dostarczenie wiarygodnych danych o trudno dostępnych i niebezpiecznych obiektach.

Możliwości wykorzystania naziemnego skaningu laserowego w inwentaryzacji obiektów o utrudnionym dostępie przedstawiono na przykładzie trzech zbiorników retencyjnych.

Zbiorniki retencyjne są newralgicznymi elementami w układzie technologicznym transportu urobku kopalni. Ich celem jest zmagazynowanie wydobytego materiału w miejscu zmiany charakteru transportu z oddziałowego - ciągłego, na główny - okresowy [1].

Są to magazyny, które, w razie niezaplanowanego przestoju systemu transportowego, stanowią swoistą rezerwę urobku, gwarantując nieprzerwaną pracę urządzeń wyciągowych. Ze względów bezpieczeństwa, dostęp do ich wnętrza jest możliwy wyłącznie raz w roku, gdy podziemne magazyny podlegają czyszczeniu przez wyspecjalizowane służby ratownicze. Wejście do zbiorników jest skomplikowaną operacją logistyczną, wymagającą zaangażowania jednocześnie kilku działów kopalni i jest możliwe do zrealizowania tylko w określonych, nielicznych terminach, gdy kopalnia nie prowadzi wydobycia. Ze względu na ograniczony dostęp oraz krótki czas, w trakcie którego można dokonać pomiaru obiektu, należy dążyć do optymalizacji procesu pozyskiwania danych przestrzennych zbiorników. Optymalizacja pomiaru powinna sprowadzać się do pozyskania kompleksowych informacji o stanie zbiorników retencyjnych w możliwie krótkim czasie. Dział Mierniczy KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Lubin w celu inwentaryzacji zbiorników retencyjnych wykorzystuje technologię naziemnego skaningu laserowego (rys. 5a).

Badania kondycji struktury oraz analizy rozspojeń i nieciągłości powierzchni zbiorników retencyjnych można wykonać w oparciu o wygenerowane na podstawie chmury punktów modele TIN (Triangulated Irregular Network - rys. 5b). Model TIN polega na poligonizacji powierzchni, w wyniku której pozyskiwana jest siatka trójkątów [4].

W analizach struktur nieregularnych obiektów najlepiej sprawdza się iteracyjny algorytm tworzenia modelu TIN, wykorzystujący kryterium Delaunay’a, które zakłada, że dla każdego trójkąta w siatce trójkątów, koło na nim opisane zawiera wyłącznie punkty należące do tego trójkąta [6]. Dzięki nieregularnej sieci trójkątów, utworzonej w oparciu o wszystkie punkty chmury, modele podziemnych zbiorników retencyjnych, pozyskiwane w kolejnych latach, służyć mogą tworzeniu modeli różnicowych.

Spodziewanymi efektami cyfrowych porównań modeli są: określanie zmian budowy, monitoring spękań, rozspojeń oraz definiowanie czasowo-przestrzennej dynamiki zmian kształtu zbiorników. Podobne zagadnienie zastosowania pomiarów TLS w monitorowaniu deformacji w zakładach górniczych podjął Ludovit Kowanič.

W badaniach prowadzonych na fragmentach odkrytych, podziemnych przestrzeni wykazał, iż otrzymane wartości błędów średnich określania deformacji czasowo- przestrzennych wyrobisk w przypadku górnictwa są zadowalające, przy założeniu krytycznych wartości odkształceń obiektu. Podkreślił również, iż metoda różnicowania siatki trójkątów, powstałej na podstawie chmury punktów, w celu wykazania deformacji, jest jednym z najlepszych, dostępnych rozwiązań w realnych warunkach górnictwa - głównie w obszarach niedostępnych [10].

Opracowane modele TIN zbiorników retencyjnych można wykorzystać również do wizualnej oceny stanu wyrobisk. W trakcie weryfikacji regularności budowy modeli możliwym staje się wyznaczenie miejsc spękań, rozpojeń i nieciągłości (rys. 6). Należy także zaznaczyć, iż optyczna analiza stanu zbiorników możliwa jest jedynie na podstawie opracowań kameralnych. Warunki podziemne oraz rozmiary obiektów uniemożliwiają dokonanie wiarygodnej, wizualnej oceny stanu obiektów podczas inwentaryzacji okresowej. Na podstawie modelów TIN możliwe jest także dokładne określanie objętości zbiorników, co stanowi ułatwienie monitoringu stanu ich wypełnienia oraz planowanie transportu urobku.

Dane pozyskane skanerem można wykorzystać także w opracowaniu dokumentacji kartograficznej wyrobisk.

Czynność ta polega na wyrysowaniu przekrojów pionowych i poziomych z chmur punktów badanych obiektów.

Przekroje opracowane w oparciu o dane TLS są szczególnie przydatne w tworzeniu dokumentacji dla obiektów podziemnych, tj. tuneli, jaskiń, grot [9]. Umożliwiają opracowanie szczegółowej dokumentacji obiektów, oraz badanie zgodności stanu faktycznego z dokumentacją projektową. Przekroje zbiornika retencyjnego, utworzone w oparciu o chmurę punktów, reprezentują geometrię całego obiektu (rys. 7). Pozwalają na uzyskanie informacji metrologicznych o każdym z zeskanowanych elementów konstrukcji. Obecnie, tworzenie dokumentacji kartograficznej z pomiarów TLS jest powszechnie stosowane przez Dział Mierniczy KGHM Polska Miedź S.A.

O/ZG Lubin. Chmury punktów północnego i południowego zbiornika retencyjnego, zorientowane w geodezyjnym układzie współrzędnych kopalni, przekazano jako dokumentację pomiarową do biura projektowego w celu wykonania planu modernizacji obiektów.

4. Inżynieria odwrotna

Inżynieria odwrotna (ang. reverse engineering) to dział techniki zajmujący się odtwarzaniem obiektów [21]. Obejmuje swym zakresem działania związane ze zbieraniem danych geometrycznych obiektów, odtwarzaniem geometrii mierzonego obiektu oraz przetwarzaniem danych do postaci akceptowanej przez systemy typu CAD [8]. Inżynieria odwrotna w zakładach górniczych jest często niezbędna i zyskuje na popularności, jako metoda tworzenia trójwymiarowych modeli elementów konstrukcji, umożliwiająca rekonstrukcję istniejącego obiektu, odtworzenie zagubionej lub nieistniejącej dokumentacji projektowej oraz zaktualizowanie, czy opracowanie dokumentacji powykonawczej. Możliwości wykorzystania naziemnego skaningu laserowego w inżynierii odwrotnej przedstawiono na dwóch elementach: fragmencie konstrukcji z komory pomp i kole pędnym maszyny wyciągowej (rys. 8).

Pozyskane przez naziemny skaner laserowy dane umożliwiają szczegółowe wymodelowanie elementów urządzeń w dowolnym programie typu CAD, dostarczającym zestaw niezbędnych narzędzi, a także podstawowych figur przestrzennych. W tworzeniu wiernych modeli skomplikowanych obiektów na podstawie chmury punktów szczególnie sprawdza się technika wytłaczania, polegająca na nadawaniu dwuwymiarowym przekrojom głębokości, poprzez przesuwanie przekrojów wzdłuż ścieżki (rys. 9). Etapy oraz efekty modelowania prezentuje rysunek 10.

Technologia skaningu laserowego w inżynierii odwrotnej jest niezastąpiona zwłaszcza w pozyskiwaniu szczegółowych informacji o kształcie odtwarzanego obiektu, tworzeniu zapisu geometrycznych cech konstrukcyjnych w postaci modelów CAD, czy projektowaniu i wytwarzaniu części maszyn i urządzeń górniczych. Modele utworzone w oparciu o chmurę punktów umożliwiają odtworzenie zagubionej lub nieistniejącej dokumentacji projektowej obiektów. Poprzez cyfrową rekonstrukcję urządzenia można zbudować dokładny model stanu istniejącego, niezbędnego do aktualizacji dokumentacji w ramach modernizacji obiektów i urządzeń. Szczegółowy model umożliwia szybkie ustalenie koniecznych zmian konstrukcyjnych w istniejących obiektach, wynikających z nieprzewidzianych na etapie konstruowania awarii, zagrożeń lub ograniczeń. Naziemny skaning laserowy wspiera również działania w ciągu procesu projektowo-konstrukcyjnego, w którym powstaje model fizyczny przyszłego elementu obiektu, który zostaje dopasowany do chmury punktów. Dane TLS i wykonane na ich podstawie modele można przekazać konstruktorom w prosty sposób, wykorzystując darmowe programy do przeglądania danych typu TrueView. Dzięki zastosowaniu tych samych mechanizmów i narzędzi do wyświetlania, co programy typu CAD, narzędzie to zapewnia doskonałą wierność obrazu treści opracowań, bez konieczności posiadania stosownego sprzętu i oprogramowania dla chmury punktów oraz bez konieczności pracy w warunkach kopalni podziemnej. Wykonane modele urządzeń pracujących w warunkach wysokiego ryzyka umożliwiają kontrolę istniejących elementów instalacji, mogą być również wykorzystane do projektowania nowych urządzeń oraz eliminacji potencjalnych kolizji pomiędzy istniejącymi a nowo projektowanymi elementami.

Modelowanie urządzeń na postawie pomiarów TLS dostarcza podstawowych produktów do tworzenia symulacji wymiany, naprawy bądź usprzętowienia istniejących obiektów. Dzięki temu zabiegi modernizacyjne przebiegać mogą z powodzeniem oraz bez konieczności zatrzymywania pracy zakładu górniczego. Chmura punktów i utworzone na jej podstawie modele pozwalają na takie przygotowanie i testy procesu montażu, demontażu bądź naprawy urządzeń, by ryzyko porażki było jak najmniejsze, a czas trwania czynności możliwie krótki.

5. Podsumowanie

Technologia naziemnego skaningu laserowego w badaniach górniczych obiektów inżynierskich bez wątpienia wyznacza nowe standardy. Czas pomiaru i ilość pozyskanych informacji przestrzennych czynią ją bezkonkurencyjną w stosunku do tradycyjnych metod pomiarowych. Dokładność pomiaru TLS jest porównywalna z klasycznymi pomiarami geodezyjnymi, jednak jego automatyzacja eliminuje błędy osobowe, przeoczenia.

Wykorzystanie skaningu laserowego umożliwia badanie geometrii obiektów poddawanych wpływom górniczym, a nadana georeferencja w układzie kopalnianym pozwala na: okresowy monitoring ich zmian, określanie aktualnego kształtu konstrukcji, kontrolę zgodności ze stanem projektowym oraz ocenę stanu bezpieczeństwa obiektów, w nawiązaniu do norm i analiz wytrzymałościowych.

Technologia TLS dostarcza wiarygodnych informacji, pozwalających na optymalne decyzje w zarządzaniu obiektami inżynierskimi na terenach górniczych. Pozwala na unikanie przestojów w pracy urządzeń oraz wczesne wykrywanie uszkodzeń, umożliwiające zapobieganie awariom i kosztownym naprawom.

Szybki, automatyczny i bezdotykowy pomiar pozwala na dostarczenie wiarygodnych danych o trudno dostępnych i niebezpiecznych obiektach. Bardzo dokładna reprezentacja obiektu w układzie 3D, w postaci chmury punktów, stanowi większy potencjał informacyjny w stosunku do tradycyjnej dokumentacji wektorowej. Wykorzystanie pozyskanych za pomocą skanera laserowego danych nie ogranicza się do jednego celu, jakim jest dokumentacja stanu faktycznego. Dane TLS to również wiarygodna dokumentacja dla celów projektowych.

Dotychczasowe wyniki badań związanych z wprowadzaniem naziemnego skaningu laserowego do zakładów górniczych, które zostały przeprowadzone w KGHM Polska Miedź S.A. O/ZG Lubin wskazują, że technologia ta w najbliższych latach, stanie się podstawową metodą pomiarową.

Literatura

1. Antoniak J.: Urządzenia i systemy transportu podziemnego w kopalniach. Wyd. Śląsk, Katowice 1976.

2. Barbarella M., Fiani M., Lugli A.: Landslide monitoring using multitemporal terrestrial laser scanning for ground displacement analysis. Geomatics, Natural Hazards and Risk 2013, no. 4, s. 1-21.

3. BN-84 0414-03:1984: Szyby górnicze. Oszybia. Wymagania.

4. 3D RiskMapping.: 3D Theory and practice on Terrestrial Laser Scanning. Programme: Leonardo da Vinci (EU) - Community Vocational Training Action Programme, 2008.

5. Jaboyedoff M., Oppikofer T., Abellán A., Derron M., Loye A., Metzger R., Pedrazzini A.: Use of LIDAR in landslide investigations: a review. Nat Hazards 2012, No. 61, s. 5-28.

6. Jurczyk T.: Generowanie niestrukturalnych siatek trójkątnych z wykorzystaniem triangulacji Delaunay’a. Praca magisterska. Wyd. WEAIE - AGH, Kraków 2000.

7. Juzwa K., Mercik S.: Wytyczne wykonania pomiarów suwnic i jezdni podsuwnicowych. Wydawn. Przemysłu Maszynowego "WEMA". Warszawa 1982.

8. Kachel S., Kozakiewicz A., Łącki T., Olejnik A.: Zastosowanie inżynierii odwrotnej do procesu odtwarzania geometrii układu wlotowego silnika RD-33 w samolocie MIG-29. Prace Instytutu Lotnictwa, nr 213, Warszawa 2011.

9. Kašpar M., Pospišil J., Štroner M., Kŕemen T., Tejkal M.: Laser scanning in civil engineering and land surveying.

Wyd. Vega s.r.o., Hradec Králové 2004.

10. Kowanič L.: Możliwości wykorzystania naziemnego skaningu laserowego w monitorowaniu deformacji w zakładach górniczych. Journ. of the Polish Mineral Engineering Society 2013, nr 1, s. 29-41.

11. Lipecki T.: Skaning laserowy w pomiarach geometrii i deformacji obiektów oraz urządzeń górniczych. Przegląd Górniczy 2010, nr 7-8, s. 25-31.

12. Lipecki T.: Kompleksowa ocena stanu geometrycznego obiektów i urządzeń szybowych z zastosowaniem skaningu laserowego. Rozprawy i Monografie 2013, nr 277.

13. Maciaszek J., Ćwiąkała P.: Badania możliwości zastosowania skanowania laserowego do monitoringu osuwisk zboczy wyrobisk odkrywkowych na przykładzie KWB "Bełchatów". Przegląd Górniczy 2010, nr 6, s. 52-57.

14. Markiewicz L., Młynarczyk J., Olszewski S., Patykowski G.: Wykorzystanie technologii TLS do budowy trójwymiarowego modelu wyrobisk górniczych KGHM PM S.A. Mat. konf. Szkoła Eksploatacji Podziemnej 2013, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2013.

15. Milroy M.J., Weir D.J., Bradley C., Vickers G.W.: Reverse engineering employing a 3D laser scanner: A case study. The Intern. Journ. of Advanced Manufacturing Technology1996, no 2, s. 111-121.

16. Patykowski G., Kumosiński W.: Skanowanie wyrobisk górniczych w warunkach KGHM Polska Miedź S.A.

Oddział Zakłady Górnicze "Lubin". Konf. Szkoła Eksploatacji Podziemnej XXIII, Kraków 2014 [materiał video].

17. Pilecka E., Manterys T.: Badania przemieszczeń osuwiska w Mogilanach naziemnym skanerem laserowym.

Zeszyty Nauk. IGSMiE PAN 2013, nr 84, s. 117-130.

18. PN-91/N-45457:1991: Tory jezdne suwnic pomostowych - wymagania.

19. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr 139, poz. 1169, z późn. zm.).

20. Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. - Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. z 2015 r. poz. 196, z późn. zm.).

21. www.inzynieriaodwrotna.pl. (dostęp: 18.08. 2014 r.).
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Zastosowanie naziemnego skaningu laserowego w badaniu górniczych obiektów inżynierskich

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!