3D扫描技术有助于过山车维护和事故预防

项目背景

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在游乐园景点方面，过山车似乎是我们体验惊险游乐设施的首选。有时候我们会排上数小时等待体验这个精密设计的游乐设施，但你会想象它是如何设计，建造和检查的吗？我们通常不会思考这些游乐设施的机械设计过程和装配物流。 其实就像任何其他大型结构一样，无论是桥梁，飞机，还是摩天大楼，幕后都有大量的工程工作，使人们可以安全地享受日常生活。 安全是游乐园的首要任务！

在过去的的几年里，对桥梁和其他结构的结构健康监测进行研究，一般通过使用应变计，加速度计，倾斜仪，热电偶，光学传感器和各种数据采集系统等仪器，收集测量和处理信息，通过这些信息能够全面评估这些结构的状况。

挑战

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为了确定过山车结构的健康状况，首先必须创建一个基于物理的数字模型来解释和评估结构与实际测量结果相比变化。为了创建这些数字模型，需要具有过山车结构的精确几何形状和材料属性。

目前几乎所有较新的过山车都有数字设计文件，因此更容易定期检查和测试。但是，较旧的结构一般没有这样的竣工图纸。没有进行研究所需的这种特殊过山车所需的几何形状，所以还需要快速有效地完成激光扫描，同时围绕非常严格的教学计划进行操作。获得过山车的竣工模型，在该模型中，可以使用感兴趣的区域来运行数字模型和模拟。该模型由基础和主支撑柱的所有组件以及与箱梁，支撑架和管状导轨的连接组成。

在过去的几年中，将过山车的数字设计模型与竣工设计进行比较是不常见的。工程师使用硬拷贝图纸来实现设计。虽然较新的过山车有数字设计文件，但这些文件通常无法反映结构在其使用寿命期间的实际构建或改造方式。过山车在工厂内大块建造。然后将这些碎片运送到目的地，这是第一次装配在一起。很多时候，这些部件不会像设计的那样装配在一起，因此必须进行修改以适应其正确的位置。这几乎适用于任何大型结构。因此，这些被改变的区域偏离了原始图纸。此外，在搭建之后，产生额外的不确定区域。通过拥有竣工模型，我可以完全相信模拟的准确性。

适合设备

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基于应用范围，包括测量和建模，用户选择Faro大空间三维激光扫描仪来有效地捕获广泛的区域。

捕获到所需的数据，再通过使用FARO 扫描臂对这些扫描结果进行补充，以更准确地进行焊接部分的交叉扫描，从而创建研究范围内高应力区域的完整数字几何模型。在选择用于作业的扫描仪时，必须考虑几个变量，例如结构尺寸，扫描感兴趣区域，目标结构距离，天气条件，移动和可访问性。

注意！

在扫描非常高的室外结构时，需要注意温度和风的影响。受天气条件的限制，会难以捕获创建数字模型所需的清洁，高容差数据。因此，在选择用于工作的测量设备和天气时必须非常小心。

解决方案

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使用磁性底座帮助将设备固定到过山车的边缘，同时使用升降机进入顶部，能够在30米范围内捕获360度的目标视线覆盖范围。目标是在相对较短的时间内以尽可能少的噪声获取尽可能多的数据（过多的数据无关紧要）。 “由于附近有许多灌木丛和灌木丛以及其他结构，因此在这个过山车的特定区域下面是一个挑战，但我们能够将扫描仪放置得足够高，以便在不牺牲质量的情况下捕获我们所需的数据。

在一旦扫描阶段完成，开始其后处理阶段。这包括将所有扫描数据相互拼接，创建一个包含所有点云以及叠加图像的大文件。 删除任何多余的数据（地面覆盖物，周围的树木，其他结构和噪音），然后创建了一个多边形网格。一步是制作大量的平面和草图，这些平面和草图被绘制，挤压，放样和合并，所有这些都制作了一个完整的实体模型。这就是我们所说的“竣工”数字模型，因为它是一个完整的参数模型，是收集的计量数据的表示。

测量测试部分，所有传感器和仪器都经过校准，以获得准确的结果;但是，随位置使用的仪器的数量和类型取决于所监测的内容。还需要检验和验证测量，以确保一切正常。通过将从传感器和量具获得的测量值与从3D扫描中收集的数据进行配对，这样就可以完整地验证整个部分并进行精确监控。

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