Processamento de nuvem de pontos 3D para detectar e classificar defeitos em trechos de dutos flexíveis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vera Rueda, Eduard Ferney
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/231085
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
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spelling Processamento de nuvem de pontos 3D para detectar e classificar defeitos em trechos de dutos flexíveisEngenharia mecânicaIndústria offshore de petróleoFotogrametriaDutosDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.Na extração de petróleo Offshore, o petróleo dos poços no fundo do mar é conduzido até as plataformas de produção por dutos especiais, rígidos ou flexíveis, os quais podem ser chamados de risers. A inspeção visual nos trechos emersos dos risers é realizada geralmente com o método de escalada industrial. Em busca da rapidez e economia na inspeção, assim como a segurança na integridade física do trabalhador e a melhora nos valores da incerteza de medição, ultimamente se tem avaliado a possibilidade de utilizar RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) para este fim. Utilizando a técnica da comparação entre um tubo de referência e as reconstruções 3D realizadas a partir das aquisições de imagens e dados realizados com o RAPS, é possível a detecção das anomalias na parte externa dos trechos emersos dos risers. Existem softwares que permitem ajustar elementos geométricos bem definidos como cilindros retos que podem ser utilizados como elementos de referência, porém, o desafio está em conseguir gerar estes tubos de referência quando o tubo não pode ser representado como um cilindro reto. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e avaliação de algoritmos para o processamento e análise de nuvens de pontos 3D para a detecção de anomalias presentes na parte externa de tubos em catenária por meio da comparação entre o tubo medido e um tubo de referência gerado pelos algoritmos desenvolvidos. Para o desenvolvimento dos algoritmos foram utilizados diferentes tipos de nuvens de pontos, obtidas através de medições ou geradas sinteticamente, sendo processadas posteriormente em algoritmos desenvolvidos em Matlab, os quais estão divididos em duas partes: ajuste de cilindros retos e ajuste de tubos em catenária a partir do ajuste de múltiplos cilindros retos consecutivos. Foram analisadas a influência de diversos parâmetros no ajuste dos tubos de referência reto e em catenária, incluindo: diversos níveis de ruído na nuvem de pontos 3D, a presença de pontos espúrios, a abrangência circunferencial parcial da nuvem de pontos. As análises incluem o processamento de nuvens de pontos 3D sintéticas geradas a partir de modelos CAD, nuvens de pontos 3D geradas por processamento fotogramétrico a partir de inspeções simuladas de risers por RPAS e medições reais de artefatos calibrados. A análise de trechos retos também é comparada com resultados fornecidos por software certificado de análise dimensional e geométrica. Os algoritmos desenvolvidos foram considerados adequados para a análise das medições de tubos em catenária, possibilitando medir os ângulos de catenária e detectar anomalias como mudanças no diâmetro, protuberâncias ou amassamentos através de mapas de desvios. Para tubos com diâmetro da ordem de 300 mm e comprimento de até 6 m em catenária, as diferencias máximas entre os dados de referência e os dados fornecidos pelos algoritmos desenvolvidos é da ordem de micrometros, considerado adequado para as aplicações pretendidas.Abstract: In offshore oil extraction, oil from wells on the seabed is conducted to production platforms by special, rigid or flexible pipelines, which can be called risers. Visual inspection of the riser's immersed sections is generally carried out using the industrial climbing method. In search of speed and economy in inspection, as well as safety in the worker's physical integrity and improvement in the values of measurement uncertainty, the possibility of using RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) for this purpose has been recently evaluated. Using the technique of comparing a reference tube and the 3D reconstructions carried out from the acquisition of images and data carried out with RAPS, it is possible to detect anomalies in the external part of the risers emerging sections. There are softwires that allow to adjust geometric elements well defined as straight cylinders that can be used as reference elements, however, the challenge is to be able to generate these reference tubes when the tube cannot be represented as a straight cylinder. This work aims at the development and evaluation of algorithms for the processing and analysis of 3D point clouds for the detection of anomalies present in the external part of catenary tubes through the comparison between the measured tube and a reference tube generated by the algorithms developed. For the development of the algorithms, different types of point clouds were used, obtained through measurements or synthetically generated, being further processed in algorithms developed in Matlab, which are divided into two parts: fitting of straight cylinders and fitting of tubes in catenary a from the fitting of multiple consecutive straight cylinders. The influence of several parameters on the fit of straight and catenary reference tubes was analyzed, including: different noise levels in the 3D point cloud, the presence of spurious points, the partial circumferential coverage of the point cloud. Analyzes include processing synthetic 3D point clouds generated from CAD models, 3D points clouds generated by photogrammetric processing from simulated RPAS riser inspections, and actual measurements of calibrated artifacts. The analysis of straight sections is also compared with results provided by certified dimensional and geometric analysis software. The developed algorithms were considered suitable for analyzing the measurements of catenary tubes, making it possible to measure the catenary angles and detect anomalies such as changes in diameter, protuberances or dents through maps of deviations. For tubes with a diameter of around 300 mm and a length of up to 6m in catenary, the maximum difference between the reference data and the data provided by the developed algorithms is in the order of micrometers, considered adequate for the intended applications.Pinto, Tiago Loureiro Figaro da CostaBuschinelli, Pedro de Deus VieiraUniversidade Federal de Santa CatarinaVera Rueda, Eduard Ferney2022-02-14T13:32:46Z2022-02-14T13:32:46Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis119 p.| il., gráfs.application/pdf374370https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/231085porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-02-14T13:32:46Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/231085Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-02-14T13:32:46Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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