Sondaggio digitale sugli ascensori: miglioramento delle indagini sui siti di modernizzazione

Questo documento è stato presentato all'Elevcon 2023 a Praga, Repubblica Ceca.
PAROLE CHIAVE: Modernizzazione, Rilievo del sito, Scansione 3D

Astratto

Un accurato sopralluogo del sito è il primo passo per creare una modernizzazione ingegnerizzata di successo. In passato, le indagini sul sito utilizzavano metri a nastro, carta e penna. Recentemente è cambiato per utilizzare misurazioni laser e dispositivi mobili, ma fondamentalmente il processo è rimasto lo stesso: sono cambiati solo i media. Per progetti complessi, KONE ha iniziato a utilizzare la scansione 3D per migliorare la precisione del rilievo del sito, ridurre al minimo i disagi per i clienti, migliorare la sicurezza del personale e aumentare la produttività complessiva dell'ingegneria.

1. introduzione

Il punto di partenza per progettare una modernizzazione è comprendere appieno le apparecchiature installate esistenti in modo che le interfacce tra le apparecchiature installate e le nuove apparecchiature possano essere progettate correttamente. Tradizionalmente, ciò veniva ottenuto utilizzando metri a nastro, regole e registrando i dati su moduli cartacei o su carta comune. Nel corso degli anni, i metri a nastro sono stati sostituiti da misuratori laser (Figura 1), e i moduli bianchi e la carta comune sono stati sostituiti da mezzi elettronici, inclusi software come PRONTOFORMS (Prontoforms) e XECOM Information Technologies Pvt. Ltd. applicazioni tablet SmartSiteSurvey (Smartsitesurvey), ma il processo complessivo non è cambiato dalla misurazione e registrazione dei dati misurati.

Il Digital Elevator Survey è un altro strumento nel kit di strumenti per l'indagine sul sito KONE che include l'Analizzatore delle prestazioni dell'ascensore e l'E-Site Survey per misurare e comprendere appieno gli edifici esistenti, la loro installazione di ascensori e il modo in cui gli ascensori vengono utilizzati per garantire una modernizzazione di successo.

L'Elevator Performance Analyser (Batey et al., 2016) è uno strumento con sensori 3D per misurare l'uso dell'ascensore per i passeggeri, il numero di passeggeri che entrano ed escono da un ascensore e a quali piani. Ciò produce un profilo di traffico specifico dell'edificio per consentire la simulazione delle prestazioni attuali e future dell'ascensore.

Il KONE E-Site Survey (Kontturi et al., 2012) è uno strumento che, misurando la corrente elettrica e le accelerazioni dell'ascensore, determina le masse in movimento in un sistema di ascensore, ad esempio:

• massa dell'auto
• Massa CWT
• masse di corda
• masse di cavi viaggianti

Con forme regolari, quadrati e rettangoli, misurare le posizioni delle apparecchiature esistenti è relativamente semplice, ma una volta che le forme diventano irregolari o circolari, misurare le distanze diventa significativamente più difficile.

A volte sono necessari più viaggi sul posto da parte del team di rilevamento perché è quasi impossibile misurare tutto nel periodo di tempo indicato e diventa evidente che alcuni dati mancano solo durante la fase di progettazione. Il tipo di articoli che possono essere trascurati includono condotti elettrici, apparecchi di illuminazione, condotti dell'aria condizionata, ecc.

2. Sondaggio sugli ascensori digitali: nozioni di base

Il primo passo nella preparazione di un sondaggio digitale sugli ascensori è comprendere la portata della modernizzazione e determinare per cosa verranno utilizzati i dati scansionati. Ciò consente di determinare quanto segue:

2.1.1 Formati di output:

• Modello mesh 3D: è una struttura costituita da poligoni con ciascun punto avente coordinate x, yez (Figura 2). Anche se può essere necessario un gran numero di poligoni per creare mesh che si avvicinano al fotorealismo, grazie alla loro semplicità sono più veloci da elaborare e la dimensione del file è significativamente inferiore rispetto al rispettivo file della nuvola di punti.
• Nuvola di punti: una nuvola di punti è un insieme di punti dati definiti da un dato sistema di coordinate prodotto dalla scansione 3D utilizzata per definire la forma di un sistema fisico. Questi file sono molto grandi, in alcuni casi molti gigabyte.
• Modello BIM
• XR (Realtà Estesa): include AR (Realtà Aumentata), VR (Realtà Virtuale) e MR (Realtà Mista).
• Precisione richiesta:
  • A seconda dell'uso previsto e degli eventuali limiti di tempo (Figura 3). La fotogrammetria in bianco e nero può essere un paio di minuti per scansione più veloce della fotogrammetria a colori.
  • Utilizzo dei target — sia con target marker che target sferici, l'utilizzo dei target consente di facilitare l'attività di acquisizione dati, rendendo il risultato finale preciso e accurato.

La scansione 3D può produrre dati molto accurati, ma esistono limitazioni in quali ambienti può essere utilizzata:

• Dove ci sono superfici riflettenti e trasparenti
• Vani ascensore e porte in vetro
• Specchi e materiali con finitura a specchio (Figura 4)
• Aree con livelli di vibrazione elevati
• Edifici snelli quando la velocità del vento è elevata

L'idea sbagliata dello scanner è che uno scanner laser sia una radiografia. Non è; tuttavia, è un dispositivo a linea di vista e non vede attraverso le entità solide, sebbene siano disponibili diversi programmi software che sembrano creare una vista di tipo radiografico combinando molte scansioni da posizioni diverse, queste mostrano comunque solo l'esterno superfici delle strutture (Figura 5).

3. Precisione

Nei primi casi in cui non eravamo sicuri della precisione della scansione 3D, abbiamo selezionato progetti in cui avevamo già completato un tradizionale sopralluogo o in cui avremmo ancora effettuato misurazioni manuali degli elementi critici principali. Analizzando le misurazioni manuali ed effettuando misurazioni della nuvola di punti utilizzando Autodesk ReCap, è stato scoperto quanto segue:

• Le misurazioni di singoli elementi come le travi delle macchine erano tutte comprese tra 1 e 2 mm l'una dall'altra, ma se confrontate con i dati dei produttori per le travi, le misurazioni ReCap erano comprese tra 0.5 e 1.5 mm.
• Le misurazioni ReCap di singoli elementi all'interno di uno spazio sono risultate significativamente più accurate rispetto alle misurazioni manuali utilizzando metri a nastro e dispositivi di misurazione laser in aree ristrette con apparecchiature che bloccano la misurazione diretta punto a punto, causando imprecisioni.

Le misurazioni effettuate dai dati scansionati sono costantemente più accurate delle misurazioni manuali. 

4. Pianificazione

Determinare quando eseguire la scansione:

• Dovrebbe avvenire il più presto possibile nel processo di progettazione.
• Orario adatto a seconda di come viene utilizzato l'edificio: sera, fine settimana, ecc.
• Ottieni il maggior numero possibile di disegni 2D esistenti.
• Pianifica in anticipo la posizione e il numero di scansioni per migliorare l'efficienza in loco, ma ricorda: i piani non sono scolpiti nella pietra e dovranno essere modificati in base alle condizioni effettive del sito.

Portare diverse tipologie di attrezzatura:

• Scanner basato su treppiede per scansioni accurate
• Scanner portatili per aree in cui è richiesta un'elevata precisione e dove non è possibile ottenere i dati utilizzando scanner su treppiede
• Scanner SLAM portatili (localizzazione e mappatura simultanea) o telecamere a 360 gradi per il controllo dei percorsi logistici delle apparecchiature laddove la precisione non è così critica

5. Rilievo del sito dell'ascensore digitale

Il Digital Elevator Site Survey è un metodo per migliorare sia la precisione che la sicurezza del rilievo del sito utilizzando metodi digitali per registrare l'installazione esistente, come la scansione 3D (Lidar) o la fotogrammetria 3D (figure 6 e 7). In KONE abbiamo iniziato a utilizzare la scansione 3D su installazioni con costruzioni edilizie insolite. Gli esempi di cui parleremo in questo articolo riguardano una torre di osservazione di forma circolare e un ascensore inclinato in un'applicazione metropolitana. In entrambi i casi, un tradizionale sopralluogo del sito era difficile e soggetto a imprecisioni.

Maggiore sicurezza: l'utilizzo degli scanner 3D elimina la necessità per i topografi di raggiungere o sporgersi dai corrimano per ottenere misurazioni. Inoltre, gli scanner possono essere posizionati in posizioni in cui non è possibile l'accesso alle persone, ad esempio sul lato inferiore del contrappeso di un ascensore inclinato.

6. Esempio di osservazioni di una torre televisiva

Con questo progetto, è stato completato un tradizionale rilievo del sito prima di eseguire la scansione 3D. La scansione 3D mostra che la sala macchine è leggermente fuori forma. Quando le nuove macchine e i basamenti sono stati sovrapposti al piano della nuvola di punti, è stato rilevato un leggero contrasto tra il nuovo basamento sull'ascensore in alto a sinistra e il muro. Questa deviazione non è stata rilevata durante il tradizionale sopralluogo del sito a causa dell'impossibilità di misurare con precisione (poiché non c'erano punti di riferimento facilmente utilizzabili) la forma della sala macchine e la quantità di attrezzature in uno spazio ristretto, come mostrato nelle Figure 8 e 9.

7. Esempio di ascensore inclinato in una metropolitana

L'ascensore metropolitano inclinato è un'attrezzatura estremamente complessa. Un sopralluogo completo dell'ascensore, compresa la struttura in acciaio, richiederebbe alcuni giorni, causando gravi disagi agli utenti della stazione della metropolitana. Il sondaggio sugli ascensori digitali è stato completato in un pomeriggio, riducendo al minimo i disagi al funzionamento delle stazioni della metropolitana.

Il rilievo digitale dell'ascensore ha consentito di misurare i componenti dell'ascensore e la struttura dell'edificio in molti più punti di quanto si sarebbe potuto effettuare con il metodo tradizionale (Figure 10, 11 e 12). Poiché un lato della struttura era irregolare, è stato possibile determinare chiaramente l'ingombro massimo delle apparecchiature che potevano essere installate.

8. Altri usi dei dati di rilevamento digitale degli ascensori: i dati ottenuti durante la scansione possono essere utilizzati anche per elementi diversi da quelli tecnici (Figura 13).

• Revisione del processo di installazione e miglioramento dei metodi specifici del sito per ridurre al minimo i rischi
• Formazione specifica per il sito in realtà virtuale
• Scansione su BIM
• Sondaggio sulla realtà virtuale: consente agli esperti di tutto il mondo di collaborare “sul posto” nello spazio virtuale senza viaggiare.

9. CONCLUSIONE

Il passaggio dai metodi tradizionali di rilievo del sito ai metodi digitali migliorerà la qualità e la sicurezza del rilievo del sito, migliorando quindi l'ingegneria e la soluzione finale modernizzata da installare.

L'attuale tecnologia e il costo della scansione fanno sì che effettuare un rilievo digitale dell'ascensore non sia adatto a tutti i casi, ma è ideale per i casi con geometria insolita in cui la precisione richiesta non è ottenibile in modo economicamente vantaggioso e in termini di tempo utilizzando i metodi tradizionali. Ma si prevede che, man mano che gli scanner e gli altri dispositivi di registrazione e misurazione digitali diventeranno più economici, più accurati e più facili da usare, questi metodi diventeranno il modo normale per effettuare indagini sul sito in futuro.

I vantaggi dell’utilizzo di un sondaggio digitale sugli ascensori sono:

• Vengono catturati tutti gli attributi fisici, anche quelli normalmente non misurati a mano.
• I dati possono essere utilizzati da tutti: non è necessario interpretare schizzi e appunti altrui.
• Soluzione ingegneristica giusta per la prima volta

Utilizzando strumenti e soluzioni innovativi, è possibile comprendere appieno gli impianti di ascensori esistenti e il modo in cui vengono utilizzati. Ciò consente lo sviluppo della corretta soluzione di modernizzazione che offre il massimo vantaggio ai proprietari e agli utenti dell'edificio garantendo soluzioni tempestive e progettate correttamente e riducendo al minimo le interruzioni delle operazioni di costruzione.

Darren Batey ha conseguito un diploma associato con lode in ingegneria meccanica presso il Sydney Institute of Technology, Australia, nel 1997. Lavora nel settore degli ascensori dal 1986 ed è impiegato presso KONE dal 1998 in vari ruoli tecnici, di supporto alle vendite e di sviluppo. È stato coinvolto in molti progetti significativi durante questo periodo, per citarne solo alcuni: Bloomberg London HQ, Jeddah Tower, Q1 Tower Gold Coast, Spinnaker Tower Portsmouth, Arcos Bosques Mexico City, Hyatt Centre Chicago e 88 Phillip Street Sydney.

Referenze

Batey, D., & Kontturi, M. Analisi del traffico per grattacieli da ammodernare. Tecnologia degli ascensori 21–Atti di Elevcon 2016, 26-35.
Tyni, T., Kontturi, R., & Perälä, P. (2012). Ispezione del sito elettrico: alla ricerca dei parametri dell'ascensore. Nel Congresso internazionale sulle tecnologie di trasporto verticale, Elevcon (n. 19).
ProntoForm (2023). Moduli mobili intuitivi per un team sul campo profondamente connesso. Disponibile da prontoforms.com
SmartSiteSurvey (2023). App SmartSiteSurvey per le attività di modernizzazione degli ascensori. Disponibile da xecomit.com/smart-site-survey