Введение
Глава 1. Виртуальное создание проекта изделий 7
1.1. Жизненный цикл изделия 7
1.2. Связь BIM и PLM систем 12
1.3. Применение PLM-систем в России 14
1.4. Использование метода лазерного сканирования для получения
геометрических параметров изделия 19
1.5. Программное обеспечение для информационного моделирования 22
1.6. Autodesk Inventor и Autodesk Revit 26
Глава 2. Создание информационной модели наблюдательной части Казанской городской астрономической обсерватории 31
2.1. Историческая справка о здании Казанской городской астрономической
обсерватории. Порядок выполнения работы 31
2.2. Классический способ реставрации астрономических инструментов .... 33
2.3 Определение пространственных характеристик объекта. Сбор
информации об объекте 36
2.4 Создание информационной модели 9-ти дюймового рефрактора
Казанской городской обсерватории в ПО Autodesk Inventor 37
2.5 Создание информационной модели 3 этажа кафедры астрономии и
космической геодезии в ПО Autodesk Revit 45
2.6 Оценка точности полученной информационной модели 49
Заключение 59
Список литературы 61
Список используемых сокращений 62
Приложение 63
В настоящее время информационные технологии скоротечно развиваются и применяются в каждой сфере жизни человека. Без внимания не остались промышленные и строительные отрасли производственной сферы. Так технологии проектирования тех или иных проектов зданий и сооружений или же проектов изделий, претерпели изменения от классических ручных чертежей до создания трехмерной модели, содержащей всю необходимую информацию.
При проектировании зданий и сооружений данный подход основан на применении технологии BIM (Building Information Model). Данная технология подразумевает под собой создание информационной модели, основой которой является виртуальная 3D модель, наполненная информацией об объекте, которая может корректироваться, добавляться или удаляться на протяжении всего жизненного цикла здания.
При проектировании тех или иных изделий, машин, механизмов применяется технология PLM (Product Lifecycle Management). Данная технология позволяет управлять жизненным циклом проектируемого или уже созданного изделия. Аналогично с BIM в основе лежит создание виртуальной информационной модели изделия.
BIM и PLM технологии примечательны тем, что при создании виртуальных моделей объектов можно моделировать разные ситуации и смотреть на изменения модели в виртуальном режиме, нежели экспериментировать на реальном объекте. Также преимуществом информационного моделирования является то, что оно позволяет экономить ресурсы, при проектировании новых зданий, сооружений, изделий или при реставрации существующих. Помимо этого, при реставрации объектов исторического наследия зачастую приходится нарушать исходный облик в силу нехватки исполнительной документации, потому что она может потерять читаемый вид или же со временем потеряться.
Методы инженерной геодезии используются при выверке строительных конструкций и технологического оборудования. Только таким образом возможно обеспечить строгое соблюдение проектной геометрии возводимых объектов, то есть, соответствие реального здания или сооружения, положения агрегата или механизма его проекту с допусками, установленными техническим заданием. Кроме того, геодезия способна предоставить необходимую геометрическую информацию при реконструкции и технологическом перевооружении машин, механизмов, зданий, сооружений, технических установок и сложных промышленных комплексов. Также высокоточные геодезические измерения позволяют обеспечивать промышленную безопасность опасных технологических производств, мониторинг за состоянием и соблюдением взаимного положения сложных агрегатов для их нормального и безопасного функционирования.
Следовательно, в свете активного внедрения технологии информационного моделирования и управления жизненным циклом изделия в машиностроение и строительную отрасль у геодезистов возникает необходимость изучения основ информационного моделирования и соответствующих технологий сбора пространственных данных для того, чтобы по-прежнему выполнять свою важную функцию в процессе обеспечения необходимых геометрических допусков при возведении и эксплуатации различных объектов.
Актуальность вызвана перспективой развития данной технологии, а также сохранение объектов исторического наследия. Ведь создание информационной модели поможет при реставрации, чтобы не упустить ни одного важного элемента. Также к актуальности можно отнести то, что при создании такой модели, вся документация будет хранится в едином проекте, следовательно, печатные планы, чертежи и др. больше не понадобится.
Целью выпускной квалификационной работы является создание информационной модели телескопа рефрактора Казанской городской астрономической обсерватории, а также ее наблюдательной части (третий этаж).
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
• Изучить технологию информационного моделирования;
• Собрать информацию об объекте;
• Подготовить исходные данные для дальнейшего создания информационной модели;
• Создать информационную модель выбранного объекта;
• Дать оценку точности полученной модели.
Исходные данные были предоставлены доцентом кафедры астрономии и космической геодезии института физики Казанского федерального университета (КАиКГ), к.ф-м.н. Ренатом Вагизовичем Загретдиновым и компанией Trimble, которые были получены в ходе лазерного сканирования здания КАиКГ в 2015 году.
Объектом исследования является 9-ти дюймовый телескоп рефрактор, который располагается в здании кафедры астрономии и космической геодезии Казанского федерального университета, а также третьего этажа самой кафедры.
Выпускная квалификационная работа состоит из двух глав.
В первой главе раскрываются основы PLM и BIM технологий, рассматривается опыт внедрения данных технологий в России. Также продемонстрированы наиболее известные программные продукты для информационного моделирования. Во второй главе описывается создание информационной модели телескопа и третьего этажа здания КАиКГ в программных продуктах Au-
todesk Inventor и Autodesk Revit. Также дается оценка точности созданной модели, а полученные ошибки проверяются на гипотезу нормального распределения.
В ходе выполнения работы была изучена технология информационного моделирования изделий. В настоящей работе была построена информационная модель рефрактора Казанской городской астрономической обсерватории, а также 3 этаж обсерватории. Для построения модели были решены следующие задачи:
1. Собрана вся необходимая информация об объекте исследования. Геометрические характеристики были получены методом лазерного сканирования, которое проводилось в 2015 году лазерным сканером Trimble TX8, результаты которого, в виде облака точек, были предоставлены доцентом кафедры астрономии и космической геодезии, к.ф-м.н Ренатом Вагизовичем Загретдиновым.
2. Изучены основы моделирования в программных продуктах компании Autodesk Revit и Inventor.
3. На основе облака точек была построена модель рефрактора Казанской городской астрономической обсерватории и ее наблюдательная часть, в программных продуктах Autodesk Inventor и Autodesk Revit соответственно.
Достоверность полученной модели была оценена путем сравнения параметров отдельных элементов, полученных по измерениям в модели и по натурным измерениям полученным лазерным дальномером. Все ошибки лежат в пределах 1см и зависят от размеров, созданных элементов (рис. 2.29).
Был произведен статистический анализ, в ходе которого была подтверждена гипотеза о нормальном распределении, полученных разностей, из чего следует, что все ошибки носят характер случайных и не имеют систематических ошибок.
По итогам проделанной работы можно сделать вывод о том, что информационная модель получилась достаточно точной, следовательно, метод лазерного сканирования пригоден для сбора геометрических параметров объектов. Также была частично решена задача обратного инжиниринга, то есть благодаря созданной информационной модели есть возможность получения необходимой документации на 9-ти дюймовый рефрактор Казанской городской астрономической обсерватории, так как она была утрачена.
Помимо всего выше сказанного, в силу того, что Казанская городская астрономическая обсерватория является объектом исторического наследия, используя данную модель можно законсервировать тот облик, который она имеет сейчас и в случае необходимости восстановить ее в прежнее состояние.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
