Posts

3D Inspection untuk Tangki dengan Laser Scan

Dalam artikel ini yang akan dibahas tentang 3D Inspection tank dengan menggunakan data pointcloud dari Laser Scan. Penggunaan inspeksi 3D untuk tangki ini merupakan bagian dari maintenance yang disyaratkan.

 

Laser Scan untuk mendapatkan 3D Model Tangki

Peruntukan laser scan dalam analisis tangki adalah untuk mendapatkan pointcloud dari tangka yang akan diinspeksi. Laser scan survei harus mampu men-capture seluruh bagian dari tangki, sehingga akan memudahkan dalam pembentukan model 3 dimensi. Proses selanjutnya, tentu saja adalah registrasi dari hasil scan (https://zonaspasial.com/2019/10/registrasi-point-cloud-terrestrial-laser-scan-dan-cara-melakukannya-dengan-benar/). Setelah terbentuk pointcloud yang benar dari registrasi maka dapat dilakukan proses selanjutnya yanitu cleaning. Cleaning ini untuk membuang/menghapus obyek-obyek di luar tangki yang akan dimodelkan. Proses ini untuk memudahkan modeler dalam membangun obyek 3 Dimensi.

Gambar1. Tank Pointcloud

Setelah pointcloud dibersihkan dari obyek yang tidak diperlukan, maka proses selanjutnya adalah membuat mesh modeling atau model permukaan tangki. Model permukaan ini yang akan membentuk tangka seperti keadaan sebenarnya.

Bentuk tangka yang seperti aslinya (as is) akan digunakan sebagai base analisys. Permukaan yang terlihat secara visual (pandangan mata) seringkali berbeda dengan yang didapatkan dari hasil mesh modeling ini. Lekukan-lekukan kecil tidak akan terlihat oleh mata manusia. Bahkan dalam gambar hasil mesh model, mata kita seringkali tidak menemukan lekukan yang terjadi oleh berbagai sebab. Untuk itulah analisis perlu dilakukan.

Gambar 2. Mesh Modeling Tangki

 

Analisis 3D Inspection

Setelah model permukaan (mesh model) terbentuk, maka proses 3D Inspection dapat dilakukan terhadap permukaan tangki. Analisa ini akan membentuk warna berbeda bagi setiap permukaan. Tentu saja harus ada rujukan yang pasti sehingga permukaan yang melengkung dapat teridentifikasi.

Permukaan melengkung ini dapat berupa lengkungan ke dalam maupun lengkungan ke luar. Perbedaan warna dari permukaan menunjukkan kelengkungan permukaan yang dianalisa.

Gambar 3. 3D Inspection

 

Selain 3D Inspection, analisis bisa ditambahkan dengan membentangkan permukaan menjadi color map. Dengan membentangkan permukaan tangki maka akan lebih mudah secara visual dilakukan Analisa.

Gambar 4. Tank Heat Map

 

proses akusisi data laser scan

Why use Laser Scanner?

Mengapa menggunakan laser scan, terutama Terrestrial Laser scan? Beberapa hal bisa menjawab pertanyaan tersebut.

 

Fast!

Acquisition speed +/- 1 Mio points per second! Kecepatan pengambilan data pointcloud membuat laser scan merupakan alat yang dapat diandalkan dalam kecepatan. Semakin banyak data yang dikumpulkan dalam satuan waktu tertentu, akan membuat waktu survey akan semakin efesien, dan pada akhirnya akan membuat cost effectiveness.

Accurate

Akurasi merupakan salah satu kelebihan laser scan. Akurasi yang dimaksud disini adalah jarak di benda tersebut. Laser scan mampu memberikan keakurasian sampai dengan +/- 2mm pada jarak 10 meter. Jadi jika sebuah meja panjangnya 5 meter, maka jika diukur dengan laser scan pada jarak 10 meter, maka Panjang meja yang didapat 4.88 m – 5.02 m. Sebuah akurasi yang sangat tinggi pada jarak tersebut

Non Contact

Dengan kelebihann non contact ini maka pada area berbahaya, maka survey masih dapat dilakukan. Hal ini karena TLS tidak perlu kontak dengan benda /equipment yang berbahaya.

Interactive 3D pointcloud

Hasil TLS yang telah dilengkapi dengan kamera 360, sudah dapat disajikan sebagai 3D view. JIka diinginkan untuk lebih interaktif, dapat dilakukan pemodelan 3 dimensi dengan lebih detil. Pemodelan ini akan membuat hasil laser scan dapat digunakan berbagai disiplin.

 

Portability

TLS saat ini sudah sangat banyak merk dipasaran dan semakin ringan. Hal ini sangat memudahkan dalam mobilisasi maupun demobilisasi peralatan. Untuk Faro, misalnya, berat scanner hanya 4,2 kg. Dengan berat tersebut, mobilitas akan sangat terbantu.

Reliable

Laser scan dapat dibuat 3D model untuk menyajikan obyek seperti sebenarnya. It can provide high quality 3D model of object as is.

Registrasi Point Cloud Terrestrial Laser Scan dan Cara Melakukannya dengan Benar

Point cloud hasil terrestrial laser scan merupakan informasi spasial yang masih perlu dilakukan pengolahan lebih lanjut. Proses selanjutnya adalah melakukan penyatuan seluruh point cloud yang terpisah-pisah berdasarkan pengambilan data.

Registrasi point cloud ke dalam satu sistem yang sama adalah awal pada pengolahan data hasil laser scan. Sistem yang digunakan bisa dengan sistem lokal maupun dengan sistem global. Registrasi ini akan membuat seluruh point cloud berkorelasi dan menyatu dalam satu sistem yang sama.

 

Langkah registrasi ini memiliki dampak terhadap akurasi data yang akan digunakan, serta berdampak terhadap proses selanjutnya pada pengolahan point cloud menjadi model 3 dimensi.

Beberapa hal teknis yang perlu diperhatikan saat melakukan registrasi point cloud berdasarkan pengalaman yang kami miliki adalah sebagai berikut:

  • Lakukan Registrasi hasil TLS satu persatu berurutan sesuai perpindahan alat

Registrasi berurutan akan memudahkan dalam mengenali kesalahan, serta akan memudahkan dalam manejemen data. Setiap hasil scan akan dikenali dan jika terjadi kesalahan akan mudah dalam melakukan perbaikan.

  • Pastikan korelasi antar scan pada target memiliki error yang kecil.

Korelasi antar scan ini mempengaruhi point cloud secara keseluruhan. Error akan mempengaruhi setiap point.

  • Jika ditemukan hasil registrasi yang buruk buanglah korelasi target yang memiliki error terbesar

Korelasi target yang besar berpengaruh terhadap akumulasi error pada registrasi. Sehingga jika korelasi target yang error nya besar dibuang, maka error akan berkurang. Tetapi perlu diperhatikan bahwa target harus mempunyai ukuran lebih sehingga saat registrasi tidak kekurangan target yang akan dikorelasikan. Kami bahas masalah target pada tulisan sebelumnya.

  • Fix-kan scan yang sudah teregistrasi dengan baik agar tidak berubah

Sebaiknya scan-scan yang sudah terigistrasi dengan baik di fix-kan supaya tidak terpengaruh oleh registrasi scan yang selanjutnya.

  • Jika melibatkan scan yang banyak, buatlah grup/cluster registrasi

Kadang scan yang dilakukan bisa memuat banyak sekali tempat berdiri alat. Untuk manajemen data yang baik, lakukan grouping/cluster. Dengan grouping/cluster maka akan mudah dalam mengelola data point cloud hasil laser scan. Selain grouping/cluster, lakukan juga UNLOAD/HIDDEN (bukan DELETE) pada scan yang sudah teregistrasi dengan baik untuk scan yang berjumlah banyak.

 

Demikian beberapa hal yang bisa dilakukan dalam registrasi hasil scan. Mungkin masih ada beberapa trik lain yang bisa ditambahkan untuk mempermudah pekerjaan registrasi hasil terrestrial laser scan.

Tip & Trik Melakukan Survei dengan Terestrial Laser Scan

Survei dengan menggunakan Terrestrial Laser Scan (TLS) saat ini sudah mulai banyak dilakukan. Selain keunggulan dalam hal capture data yang masif, juga survei ini sangat mudah dilakukan. Laser scan yang menghasilkan point cloud saat ini sudah diakui sebagai salah satu tool untuk menyajikan data spasial.

 

Berbicara tentang data spasial, tentu saja diperlukan presisi dan akurasi. Presisi dan akurasi tentu saja merujuk pada penggunaan data tersebut nantinya. Jika data akan digunakan untuk, misalkan DED tentu saja akurasi yang diminta akan tinggi. Demikian juga jika data spasial akan digunakan sebagai masukan dalam Dimensional Control (DC).

 

Terrestrial Laser Scan

 

Beberapa hal yang perlu diperhatikan saat melakukan survei dengan TLS sehingga didapatkan hasil yang bagus adalah sebagai berikut:

  • Jarak obyek yang akan discan dengan TLS.

Hal ini akan mempengaruhi banyaknya point cloud yang dihasilkan. Semakin banyak akan semakin akurat. Selain itu juga adanya pembelokan cahaya, semakin jauh target maka cahaya laser akan semakin terbelokkan.

  • Sebaran target (baik sphere maupun checker board).

Sebaran target yang baik harus merata pada hasil point cloud. Posisi target diusahakan merata terhadap posisi TLS (atas-bawah, kiri-kanan, depan-belakang)

Checkerboard dan Sphere

 

  • Minimal terdapat 5 Target yang tescan dari satu posisi berdiri alat TLS.

Pada software registrasi biasanya menetapkan minimal 3 atau 4 buah target yang terdeteksi. Ukuran lebih pada pengambilan posisi target akan menambah keakuratan hasil, serta jika salah satu target rusak (tidak dapat diregistrasikan) maka masih ada target lain yang menggantikan.

  • Kurangi kumulatif error

Untuk mengurangi kumulatif error pada saat registrasi, maka target diusahakan terlihat dari 2 posisi TLS atau lebih. Sehingga dapat diregistrasikan dengan baik dan kumulatif error akan berkurang. Selain hal itu, untuk mengurangi kumulatif error juga usahakan jalur survei TLS merupakan polygon tertutup, sehingga target pertama akan terikat dengan posisi target terakhir.

Sphere terlihat di atas

 

  • Aturan checkerboard

Jika target menggunakan checkerboard, maka harus diletakkan pada permukaan yang rata. Permukaan checkerboard juga harus menghadap tegak lurus ke posisi lensa pada TLS.  Jika dimungkinkan, maka penambahan pengukuran posisi checkerboard dengan TS (Total Station), sehingga hasil registrasi akan semakin akurat dan kumulatif error berkurang.

Checkerboard tegak lurus alat

Teknologi laser scan

Teknologi Laser Scan untuk Survey Engineering

3D Laser scan atau Pemindaian laser 3 Dimensi menggunakan teknologi berbasis LIDAR untuk secara akurat dan efisien menangkap data 3 dimensi dalam berbagai pengaturan, terlepas dari ukuran dan fitur permukaan. 3D Laser Scan dapat digunakan tanpa menyentuh secara fisik objek apa yang sedang diukur. pemindaian laser menciptakan catatan digital yang jelas dan akurat dari kondisi yang ada (as-built). Pemindaian menghasilkan jutaan titik pengukuran yang disebut “koordinat.” Bersama-sama titik membuat data mentah dalam bentuk “point cloud.” Setiap koordinat dalam point cloud berisi nilai x, y, dan z, yang juga dikenal sebagai (Northing (y), Easting (x), dan Elevation (z)). Dari detail titik-titik ini, kita bisa mendapatkan pengukuran yang tepat dari satu titik point cloud ke titik lainnya.

Apa fungsi 3D Laser Scan?

terestrial laser scan

3D Laser Scan dapat digunakan untuk menangkap informasi dan data dari objek untuk digunakan sebagai analisis teknis dan pemodelan ulang. Penggunaan umum laser scan ini adalah:

  • As-built survey, memotret realitas atau survei kondisi yang ada
  • Verifikasi konstruksi, sortasi, dan simulasi
  • Design engineering untuk peningkatan atau perluasan fasilitas
  • Prefabrikasi
  • Deteksi benturan / benjolan
  • Dokumentasi arsitektur atau pelestarian sejarah
  • Menghitung volume, analisis deformasi, dan biaya overhead
  • Desain dan konstruksi virtual
  • Pemindaian laser untuk koordinasi fasilitas
  • Mengumpulkan data geospasial

Keunggulan dari laser scan

proses akusisi data laser scan
proses akusisi data laser scan
  • Cepat. Laser scan dapat menangkap hingga jutaan titik data 3D per detik, memberikan detail yang sangat akurat dan kaya dari setiap aspek proyek Anda.
  • Akurat. Pengukuran yang diperoleh dengan pita pengukur atau handheld GPS dapat mengalami kesalahan. Pemindaian laser adalah bentuk pengukuran paling akurat yang ada, memberikan akurasi skala milimeter atau kurang.
  • Menjawab kebutuhan survey. Berapa kali Anda meninggalkan lokasi kerja dengan menyisakan beberapa pengukuran lagi? Pemindaian BIM 3D akan menangkap data tambahan, sehingga tidak perlu kembali ke proyek untuk mengambil data tambahan.
  • Keselamatan. Pemindaian 3D dapat memperoleh pengukuran di lokasi yang sulit dijangkau atau berbahaya sambil menjaga pekerja agar tidak berada di jalur yang berbahaya.

Bagaimana proses operasional laser scan? Secara umum langkah kerja yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Pre-Survey

Sebelum survey, tim akan melakukan pekerjaan sebagai berikut :

  • Memastikan semua alat laser Scanner berfungsi normal dan lengkap dengan segala asesorisnya.
  • Memastikan semua battery dalam kondisi penuh siap digunakan.
  • Memastikan PC dan semua software yang dibutuhkan siap digunakan.
  • Membuat perencanaan survey.

Sebagai tambahan tim survey juga akan melakukan observasi lingkungan sebagai berikut :

  • Memastikan akses kerja
  • Memeriksa area ber-vibrasi tinggi
  • Memeriksa tingkat kebisingan
  • Memeriksa hambatan pada suhu tinggi
  • Area potensi berbahaya
  • Kondisi pencahayaan
  • Hal lain yang akan mengganggu aktivitas survey

Survey Control

Tim survey akan menetapkan titik kontrol di sekitar area pekerjaan dengan menggunakan metoda traverse. Pengukuran akan menggunakan alat Total Station. Titik kontrol ini akan terikat ke titik kontrol utama (BM) yang sudah ada di lokasi atau yang di tentukan client. Titik-titik kontrol tersebut akan ditandai dengan Checkerboard yang selanjutnya akan berfungsi sebagai target pengikatan antar posisi Laser Scan.

skema transverse method
skema transverse method

Akusisi Data

Secara umum proses survey Laser Scanning akan memakan waktu sekitar 10 menit untuk satu posisi scan, dengan resolusi sekitar 6 mm pada jarak 10m. Sebagai pengikatan antan scan akan disebarkan target Sphere dan Checkerboard di sekitar area pekerjaan.

3D Laser Scanner akan mengambil data pointcloud dan photo 360° horizontal dan 270° vertikal. Alat laser Scanner hanya bisa merekam objek yang terlihat, sementara untuk mendapatkan data dari objek yang terhalang, alat harus berpindah tempat. Semua Checkerboard harus teregistrasi dengan sistem koordinat. Minimal ada 4 target yang ter-scan sebagai target ikatan antar scan.

target dan sphere untuk akusisi data
target dan sphere untuk akusisi data

Data Processing

Processing akan dimulai dengan penggabungan semua posisi scan dengan target Sphere dan Checkerboard sebagai ikatan antar scan (registrasi). Setiap scan akan terikat dengan scan lainnya minimal pada 4 target dan semua target terikat pada titik kontrol. Aktivitas ini akan menggunakan software Faro Scene. Setelah semua scan terigistrasi dengan baik, selanjutnya akan di export ke software Cyclone untuk proses QC dan pembuatan model 3D.


sumber:
https://www.truepointscanning.com/what-is-3d-laser-scanning