УДК 62-408.6

Измерение деформаций металлоконструкций кранов бесконтактным методом

Мазурин Павел Андреевич – студент Академии водного транспорта Российского Университета Транспорта.

Аннотация: Статья посвящена разработке метода измерения деформаций металлоконструкций кранов бесконтактным способом. Данный метод может упростить задачу по обследованию металлоконструкций. А использованные при этом инструменты- доступные, такие как фотоаппарат, гражданский БПЛА с камерой и компьютер.

Ключевые слова: Фотограмметрия, Agisoft metashape, факторы, элемент ГПМ.

Основная часть

Если не заметить деформацию металлоконструкции крана вовремя, это может привести к серьёзным последствиям, включая аварии и травмы.

Усталостные напряжения в металле будут накапливаться быстрее, а разрушение металла ускорится из-за коррозионного воздействия окружающей среды. Трещины, погнутости, вмятины, изгибы, очаги коррозии и нарушение защитного слоя покраски могут развиться до критических размеров, что сделает металлоконструкцию ненадёжной и опасной для использования.

 В настоящее время использование цифровых технологий стремительно растет. Метод бесконтактного измерения деформаций металлоконструкций кранов способствует ускорению процесса технического диагностирования крана. За 9 месяцев 2023 года по сравнению с 2022 годом перевалка груза выросла на 18,2%[1] , а это значит что нагрузка на портальные краны возрастает.

Суть метода: Для создания 3D-модели металлоконструкций крана используется метод фотограмметрии(Фотограмметрия- это техника определения размеров, положения, форм и иных визуальных характеристик объектов по фотографическим снимкам). Сначала с помощью фотоаппарата или гражданского БПЛА с камерой проводится фото-видеосъёмка металлоконструкций крана. Затем фотографии обрабатываются в специализированной программе, которая позволяет определить размеры, положение, форму и другие визуальные характеристики объектов по фотографическим снимкам. Точность метода была исследована и подтверждена на практике. После обработки фотографий строится 3D-модель металлоконструкций крана.

После в разработанной мною программе, будет дана визуализация обнаруженных дефектов.

Возможности метода:

• Осмотр и бесконтактное измерение деформаций (в т.ч. В местах с ограниченным доступом)
• Подробное картирование замеров
• Расчёт напряжений с учётом фактических размеров дефектов

На данный момент мной были разработаны следующие методики:

1. Методика фото-видеосъёмки. Она позволяет исключить погрешности, связанные с техническими характеристиками фотокамеры, влиянием освещения, состоянием поверхности объекта, цветом объекта, человеческим фактором, расстоянием между объектом и фотокамерой, фоном и режимом обработки в предварительных настройках программного обеспечения.
2. Методика построения и обработки модели. Она включает автоматизированное построение грубой модели, привязку полученной модели к внешней системе координат и уравнивание всех параметров системы.
3. Разработанная программа анализа модели на дефекты. Она позволяет проводить экспресс-диагностику состояния объекта на основе полученных данных о его геометрии и выявлять возможные дефекты.
4. Проведено пробное диагностирование в Северном порту Москвы. Результаты диагностики были подтверждены другими методами, что свидетельствует о точности и надёжности предложенной методики.

При сравнении фотограмметрического метода с существующими методами, такими как ручной метод и использование лазерного нивелира, можно отметить следующие преимущества:

1. Быстрота. Фотограмметрический метод позволяет быстро создавать трёхмерные модели объектов, без необходимости затрачивать время на ручное измерение или использование сложного оборудования, такого как автовышки и строительные леса.
2. Простота. Для фотограмметрического метода требуется только камера приемлемого качества и фотограмметрическое программное обеспечение. В отличие от других методов, он не требует дополнительного оборудования.
3. Точность. Фотограмметрическая реконструкция обеспечивает высокую точность данных, сравнимую с данными, полученными с использованием лазерного сканера, при этом не требуя дорогостоящего оборудования и высококвалифицированных специалистов.
4. Гибкость. Фотограмметрический метод позволяет проводить исследования и создавать модели в различных масштабах, от крупных узлов до мелких деталей.

В целом, фотограмметрический метод является быстрым и точным способом сбора данных об металлоконструкции, особенно в случаях, когда требуется высокая точность и гибкость.

Метод бесконтактного измерения деформаций металлоконструкций кранов является актуальным в связи с серьёзными нагрузками, вызванными штормом на Черноморском побережье. Этот метод позволяет значительно ускорить процесс обследования металлоконструкций кранов в регионе.

Во время шторма на металлоконструкции кранов могли возникнуть деформации, которые могут привести к серьёзным последствиям для портовой инфраструктуры и безопасности работы кранов. Обследование таких конструкций с использованием традиционных методов может занять много времени и потребовать значительных затрат.

Применение этого метода позволяет быстро и точно определить степень деформации металлоконструкций кранов, а также выявить возможные проблемы, которые могут возникнуть в процессе их эксплуатации. Это может помочь своевременно принять меры по устранению проблем и предотвратить возможные аварии.

Таким образом, использование бесконтактного метода измерения деформаций металлоконструкций кранов может значительно ускорить процесс обследования и повысить эффективность работы портовой инфраструктуры.

Рисунок 1. Технология работы

Список литературы

1. Грузооборот морских портов России в первом полугодии 2023 года увеличился на 10,5% // ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА URL: https://morflot.gov.ru (дата обращения: 09.01.2024).
2. Мазурин П.А., Натальин Н.А., Ширшина Е.А., Исследование факторов, которые влияют на качество фотограмметрии при техническом диагностировании грузоподъемных машин.

[1] По данным Министерства транспорта Российской Федерации