Gli scanner 3D portatili aiutano a prevenire gli incidenti ferroviari

Era una tarda notte di mezza estate in California. Un treno del Pacifico meridionale stava sfrecciando lungo una brusca curva quando improvvisamente deragliò, facendo precipitare la locomotiva e sette autocisterne giù da un ponte a cavalletto.

Una delle cisterne atterrò in mezzo al fiume Sacramento, dove iniziò a perdere metam sodio, un pesticida altamente tossico e solubile in acqua.

Ci vollero sei ore agli specialisti di materiale pericoloso per arrivare sul luogo, e altre sei ore per determinare che tutti i 19.000 galloni dell'insetticida a base di zolfo erano già nelle acque un tempo incontaminate del fiume, uccidendo innumerevoli migliaia di salmoni, trote e altre forme di vita acquatica.

Nelle ore e nei giorni successivi centinaia di persone che abitavano lungo il fiume vennero ricoverati in ospedale con gravi disturbi della pelle, degli occhi e delle vie respiratorie, mentre la velenosa massa verde raggiungeva il lago Shasta.

Gli impatti furono gravissimi: a parte la devastazione ambientale immediata, si registrarono milioni di dollari di danni e perdite indicibili per l'industria turistica locale per i mesi e gli anni a seguire.

Deragliamenti ferroviari: una minaccia a livello globale

Ogni anno si verificano in tutto il mondo migliaia di deragliamenti ferroviari. La maggior parte di essi avviene senza vittime o disastri ecologici, ma le ripercussioni di eventuali danni a proprietà e infrastrutture, nonché le interruzioni del servizio, possono avere conseguenze per un'azienda ferroviaria anche decenni dopo.

La stragrande maggioranza dei deragliamenti si verifica a causa di difetti dei binari, come delle rotaie rotte. Altre cause possono essere la deformazione dello scartamento dei binari, il loro disallineamento, scambi e ruote rotti, ecc. In molti paesi le normative governative richiedono ispezioni di persona trimestrali o addirittura mensili di ogni sezione di binario in tutte le linee ferroviarie di un'azienda.

Con oltre 160.000 miglia di binari nei soli Stati Uniti, ispezionare queste ferrovie richiede uno sforzo sovrumano.

Molte di queste aziende ferroviarie hanno implementato soluzioni di ispezione a ultrasuoni automatizzate e ad alta velocità per rilevare fratture dei binari e altre anomalie e difetti. Tali ispezioni hanno dimostrato di essere eccellenti quando ci sono migliaia di chilometri di binari che necessitano di regolare ispezione.

Dalle ispezioni ferroviarie ad alta velocità a quelle di persona

Quindi, quando viene scoperta una sezione di binario sospetta, un ispettore ferroviario può essere inviato in questa posizione per un'ispezione visiva ravvicinata e approfondita.

Ma ci sono limiti alla quantità di rotaie che un ispettore può visitare ed esaminare in modo affidabile durante un singolo turno. Non solo, ma alcuni difetti superficiali potrebbero non essere rilevati se sono poco evidenti.

Piccole fratture, usura del metallo, nonché cambiamenti dimensionali e posizionali possono spesso passare inosservati, espandendosi fino al punto critico prima della seguente ispezione programmata.

Gruppo di fissaggio della rotaia che, se rotto, può portare a deragliamenti

Inoltre, le ispezioni visive possono essere impegnative dal punto di vista della documentazione, dato che spetta alla discrezione dell'ispettore se un componente della rotaia o una sezione di binario debbano essere controllati.

In caso contrario, non saranno disponibili misurazioni quantificabili da quel momento in poi, lasciando un punto cieco potenzialmente rischioso nei registri delle ispezioni di sicurezza.

Sezione danneggiata di binario ferroviario

Dove entra in scena la scansione 3D

Per questo motivo sempre più ispettori ferroviari hanno iniziato a rivolgersi a scanner 3D portatili professionali, che sono la soluzione ideale per colmare il divario in modo economico e tempestivo.

Purtroppo, per molti ispettori ferroviari i vantaggi di tali dispositivi sono minati dalla prospettiva di dover portare con sé non solo uno scanner ma anche un computer portatile, alimentatore e cavi compresi.

Prendendo spunto dagli specialisti del controllo di qualità, gli ispettori ferroviari stanno scoprendo Artec Leo come un'aggiunta ideale alla loro cassetta degli attrezzi per l'ispezione visiva. Come i sistemi di ispezione a ultrasuoni, Leo è una soluzione di testaggio non distruttivo (NDT).

Artec Leo: uno scanner 3D unico nel suo genere

A differenza dei sistemi di ispezione su binari ad alta velocità basati su ultrasuoni, così come altri scanner 3D, Leo è 100% wireless e portatile, con il proprio alimentatore autonomo e display touchscreen integrato, che ti dà la possibilità di catturare qualsiasi sezione sospetta dei binari in pochi secondi con livelli di precisione submillimetrici.

Dopo aver visto un crescente livello di domanda da parte degli specialisti dell'ispezione ferroviaria, l'ambasciatore Artec GoMeasure3D ha deciso di mettere alla prova Leo e vedere come questo scanner 3D senza rivali potesse affrontare la sfida.

Lo specialista di scansione 3D di GoMeasure3D, Art Pekun, scansiona una sezione della rotaia con Artec Leo

In sinergia con il software Artec Studio, la capacità di Leo di produrre rapidamente rapporti di ispezione definitivi e approfonditi lo rende ancora più prezioso dal punto di vista dell'auditing e della conformità.

Se lo scanner viene utilizzato in combinazione con Artec Cloud, un ispettore ferroviario può scansionare qualsiasi cosa senza interruzioni, binari, cambi o ruote dei vagoni ferroviari, e inviare tali scansioni al cloud per l'elaborazione e la condivisione con i colleghi.

Ad esempio, dopo aver catturato una sezione specifica di un binario per l' ispezione, puoi continuare a scansionare elementi di fissaggio, giunti, barre, ecc. mentre un ingegnere o un altro ispettore torna in ufficio ed esegue ispezioni di mappatura della distanza di superficie sui binari che hai scansionato pochi minuti prima.

Revisione di una sezione scansionata del binario sul display touchscreen di Leo

Queste scansioni con Leo possono essere confrontate con i modelli CAD di riferimento per verificare se le rotaie o una qualsiasi altra parte rientrano nelle tolleranze accettabili.

Le mappe visive di calore sono di facile lettura e mostrano in un colpo d'occhio eventuali variazioni dal modello di riferimento, fino ai livelli submillimetrici. Con Leo e Artec Studio puoi persino creare il tuo set di modelli di riferimento CAD utilizzando la funzionalità scan-to-CAD del software.

Monitoraggio dei cambiamenti nel tempo con Leo

Utilizzando Leo per documentare completamente tutte le geometrie superficiali di qualsiasi tratto specifico di binario, nonché tutti i tipi di componenti ferroviari, gli ispettori ferroviari possono facilmente fare ciò che i produttori di aeromobili già fanno per testare le prestazioni strutturali a lungo termine di ali e fusoliere: l'analisi dei cambiamenti nel tempo.

Il confronto della mappa di distanza superficiale di Artec Studio di due scansioni delle stesse rotaie, ma fatte a mesi di distanza: una fredda mattinata invernale contro una calda giornata estiva.

Tali analisi non solo determineranno se le tolleranze sono state superate, o sono sul punto di farlo, ma aiuteranno anche a determinare se la causa può trovarsi altrove.

Ad esempio, se lo scartamento (larghezza) dei binari inizia a superare le tolleranze accettabili dopo un certo periodo di mesi, potrebbe probabilmente essere dovuto a una profondità insufficiente o al drenaggio della massicciata del binario.

Mappa di distanza superficiale di Artec Studio che mostra le variazioni tra le sezioni ferroviarie

Per gli utenti che richiedono livelli ancora più elevati di potenza e flessibilità di scansione-ispezione, il software Artec Studio offre un'integrazione senza interruzioni con la soluzione leader del settore Geomagic Control X.

Con un solo clic, riceverai rapporti di ispezione completi su qualsiasi numero di scansioni, tutte generate dietro le quinte e pronte per la condivisione con i tuoi colleghi, con la direzione, le compagnie assicurative e altri enti.

Geomagic Control X: confronto tra i dati di scansione del mondo reale di Leo e un modello di riferimento CAD, consentendo misurazioni GD&T come planarità, profilo di superficie, angolarità al CAD e parallelismo.

Dopo il disastro: come Leo aiuta a ricostruire gli incidenti ferroviari

Nello sfortunato caso in cui si verifichi un deragliamento o un altro incidente ferroviario in qualsiasi punto lungo i binari, gli specialisti e gli investigatori ferroviari possono fare affidamento su Leo. Ogni sezione di binario, traverse o massicciata sulla scena dell'incidente può essere catturata in pochi minuti.

Quando si scansionano questi oggetti con Leo, compresi i vagoni distrutti, i modelli 3D risultanti possono essere utilizzati dai ricostruttori e dagli investigatori di incidenti ferroviari per documentare e analizzare eventuali deragliamenti e punti di impatto, nonché la deformazione da schiacciamento, che forniranno informazioni cruciali necessarie per ricostruire ogni fase dell'incidente dall'inizio alla fine.

Deragliamento di un treno in Thailandia, con danni sostanziali a binari, massicciata e vagoni

Combinazione di Leo con altri scanner 3D

Quando è il momento di scansionare oggetti molto più grandi o molto più piccoli, ci sono anche Artec Ray II e Artec Space Spider, due scanner 3D che vengono utilizzati nelle ispezioni, nella medicina legale e in altri settori già da molti anni.

Grazie a Ray II puoi catturare oggetti di grandi dimensioni (come i vagoni ferroviari) o persino intere scene fino a 130 metri di distanza con livelli di precisione ingegneristica. Space Spider eccelle nella scansione di piccoli oggetti, ad esempio per catturare minuscoli segni di strumenti metallici su metallo in scene di incidenti, piccole crepe, fratture submillimetriche, ecc.

Il software Artec Studio consente di combinare rapidamente le scansioni di Leo, Ray II e Space Spider in uno o più modelli 3D altamente precisi di sezioni piccole o grandi di binari o componenti, o persino scene di incidenti completi, inclusi eventuali vagoni distrutti o intatti, il paesaggio circostante e tutto ciò che si trova al suo interno.

In seguito è possibile eseguire rapporti di ispezione, nonché creare diagrammi aerei millimetrici e sezioni trasversali di rotaie, componenti, vagoni ferroviari e altro ancora.

Scansione 3D per il reverse engineering di componenti ferroviari fuori produzione

Le aziende ferroviarie possono sfruttare ulteriormente il ROI dei loro scanner Leo o altri scanner Artec 3D utilizzandoli per il reverse engineering di parti e macchinari fuori produzione. Nei decenni trascorsi da quando sono usciti dalla catena di montaggio, migliaia di componenti hanno smesso di essere prodotti.

Un candidato per il reverse engineering: un vecchio gancio di trazione di un tram

Spesso quando si guasta un ingranaggio o una valvola di importanza critica, per non parlare di un meccanismo complesso come un una scatola del cambio, e non può essere trovata sul mercato, la soluzione più comune, anche se costosa, è di sostituire l'intera macchina.

Ma con Leo o un altro scanner 3D, a seconda delle dimensioni di ciò che si sta scansionando, è possibile acquisire digitalmente le parti fuori produzione in pochi minuti, quindi ricrearle autonomamente prima in CAD e poi nel mondo reale tramite fresatura CNC, stampa 3D, fusione o altri supporti.

Conclusione

Leo e gli altri scanner della famiglia Artec 3D di scanner 3D professionali aprono un ampio orizzonte di possibilità di ispezione e reverse engineering per l'ispezione ferroviaria 3D e per molto altro che porteranno beneficio a te e alla tua azienda per gli anni a venire.