3D掃描技術有助于過山車維護和事故預防

項目背景

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在游樂園景點方面，過山車似乎是我們體驗驚險游樂設施的。有時候我們會排上數小時等待體驗這個精密設計的游樂設施，但你會想象它是如何設計，建造和檢查的嗎？我們通常不會思考這些游樂設施的機械設計過程和裝配物流。 其實就像任何其他大型結構一樣，無論是橋梁，飛機，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！

在過去的的幾年里，對橋梁和其他結構的結構健康監測進行研究，一般通過使用應變計，加速度計，傾斜儀，熱電偶，光學傳感器和各種數據采集系統等儀器，收集測量和處理信息，通過這些信息能夠全面評估這些結構的狀況。

挑戰

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為了確定過山車結構的健康狀況，首先必須創建一個基于物理的數字模型來解釋和評估結構與實際測量結果相比變化。為了創建這些數字模型，需要具有過山車結構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字設計文件，因此更容易定期檢查和測試。但是，較舊的結構一般沒有這樣的竣工圖紙。沒有進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，同時圍繞非常嚴格的教學計劃進行操作。獲得過山車的竣工模型，在該模型中，可以使用感興趣的區域來運行數字模型和模擬。該模型由基礎和主支撐柱的所有組件以及與箱梁，支撐架和管狀導軌的連接組成。

在過去的幾年中，將過山車的數字設計模型與竣工設計進行比較是不常見的。工程師使用硬拷貝圖紙來實現設計。雖然較新的過山車有數字設計文件，但這些文件通常無法反映結構在其使用壽命期間的實際構建或改造方式。過山車在工廠內大塊建造。然后將這些碎片運送到目的地，這是次裝配在一起。很多時候，這些部件不會像設計的那樣裝配在一起，因此必須進行修改以適應其正確的位置。這幾乎適用于任何大型結構。因此，這些被改變的區域偏離了原始圖紙。此外，在搭建之后，產生額外的不確定區域。通過擁有竣工模型，我可以相信模擬的準確性。

適合設備

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基于應用范圍，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域。

捕獲到所需的數據，再通過使用FARO 掃描臂對這些掃描結果進行補充，以更準確地進行焊接部分的交叉掃描，從而創建研究范圍內高應力區域的完整數字幾何模型。在選擇用于作業的掃描儀時，必須考慮幾個變量，例如結構尺寸，掃描感興趣區域，目標結構距離，天氣條件，移動和可訪問性。

注意！

在掃描非常高的室外結構時，需要注意溫度和風的影響。受天氣條件的限制，會難以捕獲創建數字模型所需的清潔，高容差數據。因此，在選擇用于工作的測量設備和天氣時必須非常小心。

解決方案

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使用磁性底座幫助將設備固定到過山車的邊緣，同時使用升降機進入頂部，能夠在30米范圍內捕獲360度的目標視線覆蓋范圍。目標是在相對較短的時間內以盡可能少的噪聲獲取盡可能多的數據（過多的數據無關緊要）。 “由于附近有許多灌木叢和灌木叢以及其他結構，因此在這個過山車的特定區域下面是一個挑戰，但我們能夠將掃描儀放置得足夠高，以便在不犧牲質量的情況下捕獲我們所需的數據。

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據相互拼接，創建一個包含所有點云以及疊加圖像的大文件。 刪除任何多余的數據（地面覆蓋物，周圍的樹木，其他結構和噪音），然后創建了一個多邊形網格。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完整的實體模型。這就是我們所說的“竣工"數字模型，因為它是一個完整的參數模型，是收集的計量數據的表示。

測量測試部分，所有傳感器和儀器都經過校準，以獲得準確的結果;但是，隨位置使用的儀器的數量和類型取決于所監測的內容。還需要檢驗和驗證測量，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掃描中收集的數據進行配對，這樣就可以完整地驗證整個部分并進行精確監控。

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