Công ty TNHH ANTHI Việt Nam

Nền kinh tế Việt Nam đang dần bước sang giai đoạn phục hồi sau một thời gian dài khó khăn, lĩnh vực xây dựng bắt đầu bằng khá nhiều dự án mới. Thực tiễn cho thấy rằng xây dựng luôn là ngành khá chậm trong việc ứng dụng các kỹ thuật mới, các nhà thiết kế và xây dựng chuyên nghiệp lại luôn đối diện với những khó khăn thách thức khó lòng thực hiện nếu không được sử dụng những kỹ thuật và công nghệ mới, họ phải thiết kế các công trình chuẩn hơn, đẹp và phù hợp hơn, họ phải xây dựng các công trình nhanh hơn với giá thành thấp hơn nữa. Các kỹ thuật mới như hệ thống mô hình thông tin công trình xây dựng BIM (Building Information Modeling), máy tính bảng công trường, các ứng dụng thiết kế tuỳ biến đa nhiệm … đang từng bước hỗ trợ và thay đổi căn bản khái niệm xây dựng công trình dưới dạng số. Một trong những công nghệ còn ít được nhắc tới và hạn chế triển khai trong lĩnh vực xây dựng đó chính là công nghệ quét laser 3D. Các nhà tư vấn, kỹ sư thiết kế, giám sát thi công … đã từng tiếp cận với công nghệ cao cấp này đều đã ghi nhận những lợi thế vượt trội mà chỉ có áp dụng công nghệ quét laser 3D mới đạt được. Trong bản tin này, chúng ta sẽ cùng xem xét khả năng và những lợi thế của công nghệ quét laser 3D trong ngành xây dựng.

Quét laser 3D là gì (3D Laser Scanning)?

Quét laser 3D là kỹ thuật ghi nhận đo đạc đa chiều để thể hiện các đối tượng trong thực tiễn dưới dạng kỹ thuật số và mô tả mối quan hệ không gian giữa các đối tượng với nhau bằng cách sử dụng các tia quét laser. Máy quét có thể tạo ra các đám mây điểm (thay vì một vài trăm điểm) thể hiện một cách chính xác và chi tiết đối tượng trong thực địa mà tia laser đã quét qua. Phụ thuộc vào kiểu máy quét và hãng chế tạo, các đối tượng quét có thể có kích thước rất lớn ở khoảng cách hàng trăm mét với độ chính xác dưới 5mm và tốc độ ghi nhận số liệu lên tới vài chục nghìn đến vài trăm nghìn điểm mỗi giây. Tốc độ quét phụ thuộc vào mật độ điểm mong muốn tái tạo đối tượng là bao nhiêu. Với các đối tượng kích thước lớn không thể quét bằng một trạm máy, có thể quét với nhiều trạm máy sau đó liên kết các trạm máy rời rạc với nhau để tạo ra mô hình quét tổng thế. Khi đã tạo ra được đám mây điểm dưới dạng 3D, số liệu có thể được xuất sang nhiều phần mềm khác nhau như thiết kế CAD, xây dựng mô hình đa chiều, các chương trình BIM chuyên dụng để tạo các bản vẽ CAD 2D hoặc các mô hình 3D có mức độ phức tạp cao hơn.

Ai sử dụng công nghệ quét laser 3D?

Bất chấp việc được triển khai ứng dụng một cách rất chậm, công nghệ quét laser 3D hiện đang được sử dụng khá phổ biến trong một số lĩnh vực ứng dụng tại Việt Nam trong những ngành khách nhau. Chúng ta có thể sử dụng máy quét laser 3D phục vụ cho công tác bảo tồn các di tích quan trọng, khảo cổ học, khảo sát hiện trạng phục vụ thiết kế công trình, đo đạc ở các vị trí và khu vực không thể tiếp cận được. Bước đầu đang được nghiên cứu để đưa vào các ứng dụng như khảo sát hiện trạng cầu đường, phục vụ thi công công trình hầm, theo dõi biến dạng công trình theo thời gian, xây dựng mô hình các nhà máy phục vụ quản lý và đào tạo vận hành. Các lĩnh vực ứng dụng cụ thể được phân tích kỹ hơn trong phần dưới đây.

Xây dựng công trình giao thông

Hình 2 – Mô hình 3D tuyến đường giao thông tái dựng bằng đám mây điểm thu được từ máy quét laser 3D.

Công nghệ quét laser 3D được sử dụng trong quá trình khảo sát, xây dựng và duy tu bảo dưỡng các công trình giao thông cũng như hạ tầng liên quan như đường xá, cầu cống, hệ thống hỗ trợ như hộ lan, chiếu sáng … Cụ thể hơn nữa là việc máy quét laser 3D tham gia vào việc đo đạc khảo sát địa hình phục vụ thiết kế tính toán đào đắp san lấp, đo đạc bề mặc xác định mức độ lồi lõm trong quá trình thi công và thảm nhựa cũng như biến dạng trong quá trình vận hành sau này, tính toán tổng thể tích thảm nhựa đã trải, đo đạc các điểm giao cắt trên đường cao tốc xây dựng mô hình phân tích, thiết kế và mô phỏng quá trình xây dựng cầu, đánh giá hư hại công trình cầu khi gặp sự cố, khảo sát hiện trạng xây dựng phương án duy tu bảo dưỡng và bảo tồn các công trình cầu mang tính lịch sử. Ngoài ra công nghệ quét laser 3D cũng đã tham gia vào quá trình khảo sát, xây dựng và duy tu bảo dưỡng các công trình giao thông quan trọng khác như xây dựng đường hầm, sân bay, bến cảng, đường sắt, nhà ga …

Xây dựng cơ sở hạ tầng và nhà máy

Công nghệ quét laser 3D có thể thu thập và xây dựng lại một cách chính xác tình trạng hiện thời của bất kỳ công trình hạ tầng và nhà máy nào. Những số liệu mô hình này hết sức quan trọng trong quá trình xây dựng phương án duy tu bảo dưỡng và sửa chữa thay thế. Giả sử chúng ta cần bổ sung thêm các thiết bị mới vào một nhà máy hiện hữu, các mô hình cụ và mới thu được bằng máy quét laser 3D giúp chúng ta lắp ráp thử các hợp phần mới vào với các hợp phần hiện hữu để xác định trước trên máy tính những va chạm, vênh lệch tiềm tàng để từ đó có phương pháp điều chỉnh cho phù hợp trước khi đưa vào lắp ráp thực trên công trường, điều này đặc biệt quan trọng đối với quá trình nâng cấp và bổ sung thiết bị cho các nhà máy. Công nghệ quét laser 3D còn giúp chúng ta đánh giá từ xa các hợp phần cấu thành nhà máy, quản lý tài sản hiện hữu, xây dựng mô hình mô phỏng phục vụ vận hành và quản lý, đặc biệt phát huy tác dụng đối với các nhà máy bị hạn chế về mặt nhân lực cũng như nguy hiểm cho người lao động khi phải tiếp cận trực tiếp với các hợp phần đặc thù của nhà máy như ống khói, lò cao, lò nhiệt, nhà máy điện hạt nhân …

Xây dựng và làm mới công trình

Một trong những nhiệm vụ quan trọng trong xây dựng là xem xét sự khác biệt (hay nói cách khác là những khiếm khuyết cũng như độ chính xác) của các hợp phần cấu thành công trình giữa các bản vẽ thiết kế và thực tiễn thi công. Trước đây nhiệm vụ này thường được triển khai hoàn toàn bằng mắt ngắm, thước dây và các bản vẽ đã được sửa chữa, theo đó kết quả thu được chỉ mang tính tương đối chứ chưa thực sự chính xác và đầy đủ, điều này rất không tốt đối với các công trình xây dựng. Dựa trên những lợi thế riêng có của công nghệ quét laser 3D, chúng ta có thể triển khai máy quét để thu thập số liệu công trình một cách đầy đủ, chi tiết và chính xác nhất cả bên trong và bên ngoài các công trình hiện hữu, so sánh, xác định và chỉ ra sự khác biệt giữa các hợp phần. Số liệu thu được từ quá trình khảo sát thực tiễn bằng máy quét laser 3D có thể được sử dụng cho việc lên phương án triển khai, thiết kế mô hình tối ưu phục vụ làm mới công trình hoặc đơn giản hơn là khảo sát hiện trạng công trình dưới dạng 3D.

Hình 4 – Thiết kế bổ sung thiết bị cho cơ sở hạ tầng dầu khí, được thực hiện và tối ưu hoá hoàn toàn trên mô hình đám mây điểm 3D do máy quét laser 3D cung cấp.

(Còn tiếp)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn