Riparazioni ferroviarie con gli scanner 3D Artec Leo & Ray II

Artec Ray II è stato montato sul suo treppiede per eseguire la scansione 3D di un binario ferroviario per l'ispezione. Immagine per gentile concessione di voestalpine Turnout Technology UK

Per evitare deragliamenti, le infrastrutture ferroviarie richiedono una manutenzione regolare, poiché il pericolo, dai giunti difettosi ai blocchi usurati alla fine delle linee ferroviarie, è sempre in agguato.

Eppure, nonostante i più recenti progressi tecnologici, le ferrovie continuano a essere ispezionate con strumenti tradizionali. Il problema con la misurazione dei difetti utilizzando metri a nastro, righelli e squadre è che richiede fino a due ore per volta e ha bisogno di personale qualificato che potrebbe servire altrove.

Alcune ferrovie non consentono nemmeno l'uso di utensili metallici sui binari, quindi gli ingegneri devono utilizzare versioni in plastica che non offrono la stessa precisione. Le misurazioni manuali comportano anche il rischio di perdere dettagli vitali, il che significa che non sono affidabili al 100%. Se si considerano anche i fattori di scala e ambientali, l'ispezione ferroviaria può diventare eccessivamente complessa.

Per affrontare questi problemi, voestalpine Turnout Technology UK ha compiuto un deciso passo in avanti: rendere l'ispezione digitale grazie agli scanner Artec Leo e Artec Ray II.

Gli ingegneri di voestalpine Railway Systems si preparano per l'ispezione. Immagine per gentile concessione di voestalpine Turnout Technology UK

Una filiale di voestalpine Railway Systems, produttore di scambi ferroviari, nonché parti correlate e materiali di fissaggio, stanno già godendo dei benefici di queste innovazioni. La scansione 3D Artec non è solo più veloce, ma fornisce dati con un'accuratezza al di sotto del millimetro con il potenziale di migliorare i risultati in altri servizi voestalpine, in particolare in settori come il reverse engineering e il controllo qualità.

Sulla carrozza dell'ispezione digitale

voestalpine ha conosciuto per la prima volta Artec Leo e Ray II grazie a Central Scanning. Riconoscendo il potenziale dell'acquisizione di dati digitali ad alta velocità nel settore ferroviario, l'ambasciatore Artec gli ha offerto una demo completa che li ha lasciati sbalorditi.

A differenza di altri scanner 3D sul mercato, né Leo né Ray II si affidano ai target. L'idea di applicare target su ogni progetto si è da subito dimostrata impopolare tra i clienti, e voestalpine si è resa rapidamente conto che l'acquisizione tramite dispositivi senza target più avanzati sarebbe stata migliore per il suo business.

Utilizzare scanner wireless all-in-one da allora si è rivelato una grande vantaggio. L'utilizzo di dispositivi cablati richiederebbe non solo la creazione di stazioni base, ma comprometterebbe anche la sicurezza dell'operazione. Leo & Ray II, invece, non devono essere collegati a PC e dispongono di display integrati che consentono un'acquisizione senza interruzioni, e trasmettono direttamente i dati al quartier generale di Edimburgo di voestalpine per l'elaborazione.

In effetti, entrambi gli scanner sono così facili da usare che voestalpine non ha nemmeno più bisogno di inviare ingegneri per la raccolta dei dati, dandogli la possibilità di concentrarsi su altri lavori.

Gli ingegneri di voestalpine Railway Systems analizzano i dati acquisiti con Artec Leo. Immagine per gentile concessione di voestalpine Turnout Technology UK

Poi c'è la velocità, la scalabilità e la qualità dei dati che acquisiscono. Mentre Leo scansiona anche le superfici più complesse a una velocità di 35 milioni di pts/s, raccogliendo dati a colori e ad alta risoluzione, Ray II cattura scene più ampie da una distanza di 130 metri. Insieme, consentono una maggiore precisione sulle distanze (in genere 35 metri o più) e offrono una proposta unica: creare gemelli digitali di intere aree piene di oggetti dettagliati.

Oggi, l'azienda li usa insieme per scansionare i suoi siti. Con Leo, un dispositivo in grado di catturare superfici con una precisione fino a 0,1 mm, gli ingegneri sono ora in grado di raccogliere dati con dettagli sufficienti per essere certi che nessun guasto passi inosservato, più velocemente che mai.

Modellare l'infrastruttura ferroviaria con il fotorealismo

I flussi di lavoro scan-to-mesh e modellazione 3D di voestalpine iniziano su Artec Studio. Questo software di acquisizione ed elaborazione dei dati 3D è ricco di algoritmi per accelerare l'ispezione delle rotaie grazie alla registrazione rapida della scansione, a strumenti booleani facili da usare per la modifica delle mesh o al pilota automatico che automatizza molte fasi del processo.

Man mano che Artec Studio continua ad evolversi, aggiunge sempre più funzionalità per attività essenziali di reverse engineering e ispezione, senza il bisogno di esportare dati in programmi di terze parti. Con l'analisi della sezione 2D, le mesh possono ora essere ispezionate sezione per sezione. Autosurfacing, nel frattempo, consente agli utenti di assemblare varie sezioni di superficie per ottenere delle mesh e trasformarle in corpi CAD con un solo clic.

Per voestalpine, anche la funzione di phototexturing di Artec Studio, che integra le scansioni con i dati delle texture fotografiche per un maggiore realismo del modello, si è rivelata molto utile, in particolare quando si tratta di presentare i risultati alla clientela, molti dei quali non sono ingegneri.

Un modello CAD di un pezzo di scambio realizzato partendo da una scansione Artec 3D. Immagine per gentile concessione di Central Scanning

Nei progetti di ispezione e reverse engineering più avanzati, il team di voestalpine utilizza Geomagic Design X. Con una serie di strumenti per convertire le scansioni in modelli CAD basati su feature, il software è perfetto per digitalizzare i progetti di parti danneggiate fuori produzione.

Prendiamo un recente progetto dove l'azienda doveva sostituire i supporti in calcestruzzo (sotto-rail) installati nei primi anni 2000. La rimozione di quest'ultimi per la misurazione avrebbe ritardato i servizi, ma la scansione Artec 3D sul posto ha prodotto tutte le informazioni necessarie per crearne di nuovi.

Ispezione digitale delle rotaie: avanti a tutta velocità

Grazie a scansioni di componenti note che producono risultati altamente ripetibili e accurati, voestalpine ha iniziato ad espandersi in nuove aree, digitalizzando parti meno comuni con Leo e Ray II.

Artec Ray II completamente esteso sul suo treppiede per la massima gamma di cattura. Immagine per gentile concessione di voestalpine Turnout Technology UK

Ma non è tutto. Artec Studio e Design X sono così ben integrati che l'azienda sta ora valutando come questa tecnologia possa essere applicata in modo più ampio nel controllo di qualità. Anche la modellazione delle informazioni sugli edifici (building information modeling o "BIM"), ossia il processo di progettazione digitale e ottimizzazione dei progetti edilizi è un area in potenziale espansione.

"La scansione 3D continua a mietere successi per voestalpine, con i risultati iniziali che tornano come previsto. Abbiamo grande fiducia nel fatto che potremo presto passare a componenti meno conosciute", ha detto voestalpine parlando della sua iniziativa. "Anche grazie a Geomagic e Artec Studio, che funzionano benissimo insieme, stiamo cercando di espandere le nostre attività di scansione 3D per BIM e controllo di qualità interno".