3D激光掃描技術(shù)有助于過山車維護(hù)和事故預(yù)防Faro大空間三維激光

3D掃描技術(shù)有助于過山車維護(hù)和事故預(yù)防

項(xiàng)目背景

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在游樂園景點(diǎn)方面，過山車似乎是我們體驗(yàn)驚險(xiǎn)游樂設(shè)施的首選。有時(shí)候我們會(huì)排上數(shù)小時(shí)等待體驗(yàn)這個(gè)精密設(shè)計(jì)的游樂設(shè)施，但你會(huì)想象它是如何設(shè)計(jì)，建造和檢查的嗎？我們通常不會(huì)思考這些游樂設(shè)施的機(jī)械設(shè)計(jì)過程和裝配物流。?其實(shí)就像任何其他大型結(jié)構(gòu)一樣，無論是橋梁，飛機(jī)，還是摩天大樓，幕后都有大量的工程工作，使人們可以安全地享受日常生活。?安全是游樂園的首要任務(wù)！

在過去的的幾年里，對橋梁和其他結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測進(jìn)行研究，一般通過使用應(yīng)變計(jì)，加速度計(jì)，傾斜儀，熱電偶，光學(xué)傳感器和各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等儀器，收集測量和處理信息，通過這些信息能夠全面評估這些結(jié)構(gòu)的狀況。

挑戰(zhàn)

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為了確定過山車結(jié)構(gòu)的健康狀況，首先必須創(chuàng)建一個(gè)基于物理的數(shù)字模型來解釋和評估結(jié)構(gòu)與實(shí)際測量結(jié)果相比變化。為了創(chuàng)建這些數(shù)字模型，需要具有過山車結(jié)構(gòu)的精確幾何形狀和材料屬性。

目前幾乎所有較新的過山車都有數(shù)字設(shè)計(jì)文件，因此更容易定期檢查和測試。但是，較舊的結(jié)構(gòu)一般沒有這樣的竣工圖紙。沒有進(jìn)行研究所需的這種特殊過山車所需的幾何形狀，所以還需要快速有效地完成激光掃描，同時(shí)圍繞非常嚴(yán)格的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行操作。獲得過山車的竣工模型，在該模型中，可以使用感興趣的區(qū)域來運(yùn)行數(shù)字模型和模擬。該模型由基礎(chǔ)和主支撐柱的所有組件以及與箱梁，支撐架和管狀導(dǎo)軌的連接組成。

在過去的幾年中，將過山車的數(shù)字設(shè)計(jì)模型與竣工設(shè)計(jì)進(jìn)行比較是不常見的。工程師使用硬拷貝圖紙來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。雖然較新的過山車有數(shù)字設(shè)計(jì)文件，但這些文件通常無法反映結(jié)構(gòu)在其使用壽命期間的實(shí)際構(gòu)建或改造方式。過山車在工廠內(nèi)大塊建造。然后將這些碎片運(yùn)送到目的地，這是第一次裝配在一起。很多時(shí)候，這些部件不會(huì)像最初設(shè)計(jì)的那樣最終裝配在一起，因此必須進(jìn)行修改以適應(yīng)其正確的位置。這幾乎適用于任何大型結(jié)構(gòu)。因此，這些被改變的區(qū)域偏離了原始圖紙。此外，在搭建之后，產(chǎn)生額外的不確定區(qū)域。通過擁有竣工模型，我可以完全相信模擬的準(zhǔn)確性。

適合設(shè)備

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基于應(yīng)用范圍，包括測量和建模，用戶選擇Faro大空間三維激光掃描儀來有效地捕獲廣泛的區(qū)域。

捕獲到所需的數(shù)據(jù)，再通過使用FARO 掃描臂對這些掃描結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充，以更準(zhǔn)確地進(jìn)行焊接部分的交叉掃描，從而創(chuàng)建研究范圍內(nèi)高應(yīng)力區(qū)域的完整數(shù)字幾何模型。在選擇用于作業(yè)的掃描儀時(shí)，必須考慮幾個(gè)變量，例如結(jié)構(gòu)尺寸，掃描感興趣區(qū)域，目標(biāo)結(jié)構(gòu)距離，天氣條件，移動(dòng)和可訪問性。

注意！

在掃描非常高的室外結(jié)構(gòu)時(shí)，需要注意溫度和風(fēng)的影響。受天氣條件的限制，會(huì)難以捕獲創(chuàng)建數(shù)字模型所需的清潔，高容差數(shù)據(jù)。因此，在選擇用于工作的測量設(shè)備和天氣時(shí)必須非常小心。

解決方案

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使用磁性底座幫助將設(shè)備固定到過山車的邊緣，同時(shí)使用升降機(jī)進(jìn)入頂部，能夠在30米范圍內(nèi)捕獲360度的目標(biāo)視線覆蓋范圍。目標(biāo)是在相對較短的時(shí)間內(nèi)以盡可能少的噪聲獲取盡可能多的數(shù)據(jù)（過多的數(shù)據(jù)無關(guān)緊要）。 “由于附近有許多灌木叢和灌木叢以及其他結(jié)構(gòu)，因此在這個(gè)過山車的特定區(qū)域下面是一個(gè)挑戰(zhàn)，但我們能夠?qū)呙鑳x放置得足夠高，以便在不犧牲質(zhì)量的情況下捕獲我們所需的數(shù)據(jù)。

在一旦掃描階段完成，開始其后處理階段。這包括將所有掃描數(shù)據(jù)相互拼接，最終創(chuàng)建一個(gè)包含所有點(diǎn)云以及疊加圖像的大文件。?刪除任何多余的數(shù)據(jù)（地面覆蓋物，周圍的樹木，其他結(jié)構(gòu)和噪音），然后創(chuàng)建了一個(gè)多邊形網(wǎng)格。最后一步是制作大量的平面和草圖，這些平面和草圖被繪制，擠壓，放樣和合并，所有這些都制作了一個(gè)完整的實(shí)體模型。這就是我們所說的“竣工”數(shù)字模型，因?yàn)樗且粋€(gè)完整的參數(shù)模型，是收集的計(jì)量數(shù)據(jù)的最佳表示。

測量測試部分，所有傳感器和儀器都經(jīng)過校準(zhǔn)，以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果;但是，隨位置使用的儀器的數(shù)量和類型取決于所監(jiān)測的內(nèi)容。還需要檢驗(yàn)和驗(yàn)證測量，以確保一切正常。通過將從傳感器和量具獲得的測量值與從3D掃描中收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行配對，這樣就可以完整地驗(yàn)證整個(gè)部分并進(jìn)行精確監(jiān)控。?

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