◎ ความท้าทาย：

จับภาพส่วนหนึ่งของกำแพงกั้นน้ำท่วมยาว 3.28 ไมล์ใต้สะพานลอยที่กำลังใช้งานอยู่ได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากมีรถวิ่งผ่านไปมาจำนวนมาก ทีมงาน GoMeasure3D จึงพยายามหาวิธีตรวจสอบความเสียหายของโครงสร้างขนาดใหญ่นี้โดยวัดเป็นตัวเลข

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Leo, Artec Ray II, Artec Studio, SOLIDWORKS, Geomagic Design X, Geomagic Control X

◎ ผลลัพธ์：

การแปลงเป็นดิจิทัลที่มีรายละเอียดสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเปิดเผยการเสียรูป, การวัดการกัดกร่อน และการประเมินความต้องการในการบำรุงรักษาผนัง ด้วยซอฟต์แวร์ Artec Studio การเปลี่ยนจากการสแกนเป็นการสร้างตาข่ายที่พร้อมสำหรับการตรวจสอบ ซึ่งโดยปกติแล้วจะใช้เวลาสองวัน ใช้เวลาเพียง 90 นาที

◎ ทำไมต้อง Artec 3D ?：

จอแสดงผลในตัวและการติดตาม GPS ของ Artec Ray II ทำให้การจับภาพขนาดใหญ่กลายเป็นงานที่ท้าทายสำหรับงานประจำ ในการตรวจสอบพื้นที่ที่มีรายละเอียดที่ละเอียดกว่านั้น ยังสามารถติดตามผลด้วยการสแกน Leo ที่มีความแม่นยำ 0.1 มม. และรวมชุดข้อมูลหลายชุดเข้าด้วยกันเพื่อสร้างภาพ 3D ที่สมจริงยิ่งขึ้น

เครื่องสแกน 3D Ray II ของ GoMeasure3D ใกล้กำแพงป้องกันน้ำท่วมในเมือง Richmond รัฐ Virginia ภาพโดย GoMeasure3D

เมื่อวันที่ 19 มิถุนายน 1972 มีเหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้นที่ส่งผลให้พื้นที่ริมน้ำของเมือง Richmond เปลี่ยนไปตลอดกาล เมื่อพายุเฮอริเคน Agnes เริ่มพัดถล่มชายฝั่งสหรัฐอเมริกา แม่น้ำ James ที่อยู่ใกล้เคียงก็พัดแยกตลิ่ง ทำให้เกิดน้ำท่วมในชุมชน, ทางหลวง และทางรถไฟทั่วเมือง

เฉพาะในรัฐ Virginia เพียงแห่งเดียว เหตุการณ์ดังกล่าวก่อให้เกิดความเสียหายต่อถนนมูลค่า 14.8 ล้านดอลลาร์ (หรือ 110 ล้านดอลลาร์ในปัจจุบัน) โดยที่อยู่อาศัย ระบบบำบัดน้ำเสีย และโครงสร้างพื้นฐานอื่น ๆ จำเป็นต้องได้รับการซ่อมแซม นอกจากนี้ ยังมีผู้เสียชีวิต 4 รายจากเหตุการณ์รถยนต์ของพวกเขาถูกน้ำท่วมพัดพาไป อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งเหตุการณ์ดังกล่าวทวีความรุนแรงขึ้นอีกครั้งในปี 1985 ทางการท้องถิ่นจึงตัดสินใจเปลี่ยนแนวทางและนำมาตรการป้องกันใหม่มาใช้

ไม่นาน ก็เริ่มมีการสร้างกำแพงกันน้ำท่วมขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งครอบคลุมทั้งฝั่งเหนือและใต้ของแม่น้ำ James สิบปีต่อมา กำแพงกั้นก็สร้างเสร็จ และแม้ว่าพายุหิมะในปี 1996 จะทำให้ระดับน้ำในแม่น้ำสูงขึ้นถึง 22 ฟุต แต่กำแพงกั้นก็ยังคงสูงตระหง่านอยู่ และยังคงสูงตระหง่านมาจนถึงทุกวันนี้

อย่างไรก็ตาม พื้นที่ดังกล่าวยังคงมีความเสี่ยงสูง และกำแพงเองก็ไม่เคยถูกนำไปใช้งานเต็มรูปแบบ ดังนั้น เราจะทราบได้อย่างไรว่ากำแพงยังคงปกป้องริชมอนด์ซึ่งเป็นเมืองอุตสาหกรรมที่มีประชากร 230,000 คนและเต็มไปด้วยสถาปัตยกรรมสมัยอาณานิคมอันเก่าแก่ที่ไม่สามารถทดแทนได้

พบกับพันธมิตรที่ได้รับการรับรอง Artec 3D Gold อย่าง GoMeasure3D หลังจากที่ได้เครื่องสแกน 3D Artec Ray II ใหม่มาอยู่ในมือ ทีมงานจึงนำเครื่องดังกล่าวไปทดสอบโดยตรง โดยจับคู่กับ Artec Leo แบบไร้สายเพื่อรวบรวมข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบที่แม่นยำได้อย่างรวดเร็ว

Ray II: “ก้าวกระโดดไปข้างหน้า” ในการสแกน 3D

โครงการสแกน 3D อันทะเยอทะยานของ GoMeasure3D เริ่มต้นขึ้นด้วยวิศวกรแอปพลิเคชัน (และคนในพื้นที่ Richmond) Art Pekun ที่มุ่งหน้าไปยังไซต์พร้อมกับ Ray II ในมือ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเขาจะตื่นเต้นที่จะทดสอบอุปกรณ์ LiDAR ใหม่ในภาคสนาม แต่ขอบเขตของความท้าทายที่เขากำลังเผชิญก็ชัดเจนขึ้นอย่างรวดเร็ว

ข้อมูลการสแกนกำแพงป้องกันน้ำท่วม Richmond ของ GoMeasure3D รูปภาพโดย GoMeasure3D

ก่อนที่เขาจะลงจากทางเท้า Art ก็ระบุได้ว่าสะพานที่มองเห็นกำแพงกั้นและผู้คนเดินผ่านไปมาบนถนนรอบ ๆ สะพานเป็นสาเหตุที่อาจทำให้การติดตามด้วย GPS หยุดชะงักและภาพเบลอได้ จากนั้นก็มีขนาดที่ใหญ่โตมาก อุปกรณ์ไม่กี่ชิ้นเท่านั้นที่จะให้ผลตอบรับแบบเรียลไทม์, ระยะทาง และอายุแบตเตอรี่ที่จำเป็นในการจับภาพกำแพงกั้นน้ำท่วมขนาดใหญ่จากหลายมุมในเซสชันเดียว

แต่หลังจากที่ Art ติดตั้ง Ray II ไว้บนขาตั้งกล้องน้ำหนักเบาแล้ว เขาก็รู้ได้ในทันทีว่าเหตุใดอุปกรณ์นี้จึงเป็นส่วนเสริมที่ทรงคุณค่าสำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์สแกน 3D ของ Artec ด้วยจอแสดงผลในตัวและการติดตามแบบไร้เป้าหมาย การตั้งค่าจึงใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาที ในขณะที่ระบบเฉื่อยภาพ (VIS) ของอุปกรณ์ช่วยให้มั่นใจได้ว่า “จะรู้เสมอว่าอุปกรณ์นั้นอยู่ที่ไหน”

ในกรณีนี้ VIS ช่วยให้การแปลงตัวกั้นเป็นดิจิทัลจากมุมต่าง ๆ เก้ามุมทำได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย และจับภาพร่องรอยความเสียหายใด ๆ โดยสร้างจุดจัดตำแหน่งขณะเคลื่อนที่ ตามที่ Paul Motley COO ของ GoMeasure3D กล่าว Ray II ปลดล็อกกระบวนการจับภาพข้อมูลที่แม่นยำเป็นพิเศษซึ่งใช้เวลา 20 นาที ซึ่งไม่เพียงแต่จะน่าประทับใจเท่านั้น แต่ยังเป็นไปไม่ได้มาก่อนอีกด้วย

จอแสดงผลในตัวของ Ray II ช่วยให้คุณสแกนภาพ 3D ได้อย่างสมบูรณ์ภายในเวลาไม่กี่วินาที รูปภาพจาก GoMeasure3D

“ก่อนจะมี Ray II เราคงไม่ลองทำสิ่งนี้ด้วยซ้ำ เพราะความท้าทายเหล่านี้มีอยู่มากมายแต่ยากขึ้นแบบทวีคูณ” Paul อธิบาย “หากไม่มีการติดตามการจัดตำแหน่ง คุณจะผสานข้อมูลได้อย่างไร แค่แนวคิดง่าย ๆ ของการไปจากด้านหนึ่งของกำแพงกันน้ำไปยังอีกด้านหนึ่งก็ยากมากแล้ว”

“ในอดีต เราคงไม่เคยคิดที่จะลองทำเช่นนี้เลย แต่ด้วยคุณสมบัติขั้นสูงมากมาย Ray II จึงก้าวล้ำกว่าคู่แข่งอย่างมาก”

เมื่อถึงเวลาตรวจสอบประตูของกำแพงกันน้ำซึ่งมีบริเวณที่ซับซ้อนกว่าและมีร่องรอยสนิมชัดเจน Art ได้ใช้ Artec Leo แม้ว่าการสแกนแบบ ‘loop’ อาจจับคู่ได้ยากในทั้งสองด้าน แต่เขาพบว่าการติดตามพื้นผิวของอุปกรณ์นั้นล้ำหน้ามาก จึงไม่ใช่ปัญหาเลย

Art กล่าวว่าการรวมการสแกน Leo ที่มีความแม่นยำสูงนี้เข้ากับข้อมูล Ray II จะทำให้สามารถสร้างตาข่ายที่มีความละเอียดหลายระดับเพื่อจับภาพคุณลักษณะที่เล็กที่สุดสำหรับการวิเคราะห์เชิงลึกได้ ในกรณีที่คุณจำเป็นต้องประเมินคุณสมบัติการปิดผนึกของประตู ตัวอย่างเช่น นี่อาจเป็นตัวกำหนดว่าผนังจะมีประสิทธิภาพหรือรั่วซึม ทำให้จำเป็นต้องมีข้อมูลโดยละเอียด

ประตูกั้นน้ำท่วมที่กำลังได้รับการวิเคราะห์เบื้องต้นใน Artec Studio รูปภาพโดย GoMeasure3D

Art กล่าวว่า “Ray II เป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสำหรับการระบุตำแหน่งและการวัด แต่ Leo ช่วยให้คุณตรวจสอบได้ใกล้ชิดขึ้นและสร้างกรอบอ้างอิงที่ละเอียดกว่า ทุกคนต่างหวังว่าสแกนเนอร์เครื่องเดียวจะสามารถทำได้ทุกอย่าง ซึ่งไม่มีอยู่จริง แต่ Artec Studio ช่วยให้คุณรวมข้อมูลเข้ากับ Smart Fusion ได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉันไม่เคยเห็นซอฟต์แวร์อื่นทำได้มาก่อน”

การตรวจสอบกำแพงป้องกันน้ำท่วม Richmond

เมื่อต้องประมวลผลข้อมูลของ Artec Studio ทีมงานเริ่มต้นด้วยการจัดเรียงข้อมูลแบบสามเหลี่ยมและใช้ขั้นตอนการลงทะเบียนทั่วโลกแบบคลิกครั้งเดียวของโปรแกรมเพื่อจัดเรียงการสแกนทั้งหมด เพื่อลดความซับซ้อนและลดขนาดของตาข่าย พวกเขาจึงลบเฟรมที่ไม่จำเป็นออกก่อนจะแบ่งออกเป็นสามชั้น ได้แก่ สะพาน, ถนน และกำแพง

เมื่อปรับให้เหมาะสมแล้ว ตาข่ายนี้จะถูกวิเคราะห์โดยใช้ชุดเครื่องมือตรวจสอบคุณภาพของ Artec Studio การทำแผนที่ระยะทางทำให้สามารถค้นหาความเบี่ยงเบนได้โดยการเปรียบเทียบคุณลักษณะ ในขณะที่ระนาบที่เหมาะสมนั้นเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดความเรียบและการวิเคราะห์ว่าพื้นผิวสามารถใกล้เคียงกันเพื่อสร้างผนึกได้หรือไม่

การสแกนผนังกันน้ำแบบ 3D โดยใช้ Artec Studio รูปภาพจาก GoMeasure3D

เพื่อตรวจสอบอย่างละเอียดยิ่งขึ้น ในภายหลังพวกเขาจึงส่งไปที่ Geomagic Design X ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์วิศวกรรมย้อนกลับที่อัดแน่นไปด้วยเครื่องมือสำหรับสร้างแบบจำลอง CAD ตามคุณลักษณะจากข้อมูลการสแกน Paul กล่าวว่าพวกเขาพบว่าเครื่องมือแบ่งส่วนนั้นมีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากเครื่องมือเหล่านี้ “นำชิ้นส่วนที่ซับซ้อนมาลดขนาดให้เหลือเพียงรูปทรงพื้นฐาน” ในลักษณะที่ “ช่วยประหยัดเวลาได้มาก”

จากนั้น คุณสามารถแปลงรูปร่างทั้งหมดเหล่านี้ให้เป็นวัตถุ CAD ที่ใช้งานได้ โดยส่งออกไปยัง SOLIDWORKS ด้วย Design X SOLIDWORKS LiveTransfer ซึ่งไม่เพียงแต่จะถ่ายโอนงานทั้งหมดเท่านั้น แต่ยังรักษาความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ทั้งหมดเอาไว้ ทำให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลต้นฉบับจะยังคงตรงกับข้อมูลเดิม

หลังจากแบ่งตาข่ายนี้ออกเป็นโครงสร้างจับที่สามารถสร้างหรือตรวจสอบได้อย่างละเอียดมากขึ้นแล้ว พวกเขาจึงส่งไปที่ Geomagic Control X ที่นั่น คุณลักษณะการวิเคราะห์ความเบี่ยงเบน เช่น การปรับพื้นผิวแบบออร์แกนิก ช่วยให้ทีมงาน GoMeasure3D สามารถระบุการเสียรูปที่ก่อให้เกิดปัญหาได้อย่างรวดเร็ว ก่อนที่จะวิเคราะห์ความลึก, ปริมาตร และการสูญเสียวัสดุ

“เมื่อใช้โครงสร้างคอนกรีตแล้ว คุณไม่สามารถดูได้ว่ามันตรงกับแบบ CAD เป๊ะ ๆ หรือไม่ เรากำลังมองหาการสึกกร่อน, รอยบุ๋ม, การเสียรูป หรือความเสียหายทางกายภาพ” Paul กล่าวเสริม “การปรับพื้นผิวแบบออร์แกนิก ซึ่งค่อนข้างเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของ Control X ช่วยให้คุณสามารถค้นหาปริมาตรของข้อบกพร่องและใช้สิ่งนี้เป็นกรอบอ้างอิงในการดูว่าสิ่งต่าง ๆ มีความแข็งแรงทางโครงสร้างแค่ไหน”

“เมื่อคุณระบุตำแหน่งของข้อบกพร่องได้แล้ว คุณสามารถดูได้ว่ามีจุดบกพร่องรวมกันอยู่รอบ ๆ บริเวณใดบริเวณหนึ่งหรือไม่ และหากจำเป็น ให้แจ้งว่า ‘เราต้องไปซ่อมแซม'”

การวิเคราะห์การเบี่ยงเบนของแผงกั้นน้ำท่วม Richmond กำลังดำเนินการใน Geomagic Control X รูปภาพโดย GoMeasure3D

เวิร์กโฟลว์ที่ “ง่ายมาก” ที่จะนำมาใช้

เวิร์กโฟลว์การสแกนถึงการตรวจสอบของ GoMeasure3D อาจต้องใช้เวลาหลายขั้นตอน แต่ด้วยการจัดตำแหน่งที่ใช้งานง่ายและเครื่องมือสแกนถึง CAD (บวกกับการฝึกฝนเล็กน้อย) พอลบอกว่ามันจะกลายเป็น “เรื่องง่ายมาก”

เท่าที่ทราบ เขาและเพื่อนร่วมงานไม่พบปัญหาการเบี่ยงเบนของแนวกั้นน้ำท่วมที่น่าตกใจ แต่พวกเขาก็แสดงให้เห็นว่าแนวกั้นน้ำท่วมดังกล่าวสามารถนำไปใช้งานในที่อื่นได้อย่างไร ในความเป็นจริง เวิร์กโฟลว์ของพวกเขาถือว่าเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำและละเอียดสำหรับการตรวจสอบ, การควบคุมคุณภาพ และการบำรุงรักษาในแอปพลิเคชันอื่น ๆ มากมาย รวมถึงการผลิตในภาคอุตสาหกรรม, การขุด และการบินอวกาศ

“ด้วยเวิร์กโฟลว์นี้ คุณไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูล CAD ดังนั้นจึงสามารถเชื่อมโยงกับแอปพลิเคชันวิศวกรรมโยธาอื่น ๆ ได้มากมาย” Paul สรุป “คุณจะเห็นความต้องการข้อมูลนี้จำนวนมากในบริเวณนิวเคลียร์และพื้นที่อื่น ๆ ที่คุณต้องตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้างคอนกรีตและเฝ้าติดตามพวกมันในช่วงเวลาต่าง ๆ ดังนั้นจึงมีตลาดขนาดใหญ่สำหรับการตรวจสอบที่ดูเหมือนเรียบง่ายแต่จริง ๆ แล้วค่อนข้างซับซ้อนเหล่านี้”

“บางคนต้องการความแม่นยำ 10 ถึง 20 ไมครอน ในขณะที่บางคนอาจไม่สนใจว่ามันจะน้อยกว่า 1 นิ้วก็ตาม แต่หลักการเดียวกันนี้ก็ใช้ได้กับการตรวจสอบทุกสิ่งตั้งแต่ใบพัดกังหันไปจนถึงกำแพงกันน้ำ”

ในที่สุด อาร์ตกล่าวว่าโครงการนี้แสดงให้เห็นถึง “ความสามารถอันน่าทึ่ง” ของการสแกนสมัยใหม่ในฐานะเครื่องมือสำหรับเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการบำรุงรักษา นอกจากจะเน้นย้ำถึงความสำคัญของเทคโนโลยีในการบำรุงรักษากำแพงกันน้ำของริชมอนด์แล้ว เขายังกล่าวอีกว่าโครงการนี้ยังเน้นย้ำถึงศักยภาพของเทคโนโลยีนี้ในฐานะเครื่องมือที่มีการใช้งานในหลากหลายอุตสาหกรรม