3D扫描技术重构防洪堤安全检测，由2天缩至90分钟【巷尚3D】
挑战：立交桥横跨防洪堤，桥上车流如织导致桥体持续震颤，堤畔行人往来频繁。GoMeasure3D团队需要在这样的环境下，精准捕获长达5公里的防洪堤部分影像。他们急需一种可量化的检测方法来高效、准确地评估防洪堤受损状况。
解决方案：Artec Leo、Artec Ray II、Artec Studio、SOLIDWORKS、Geomagic Design X、Geomagic Control X
效果：Artec Studio软件功能强大，原本耗时两天从扫描到检验再到网格的过程，现在仅需90分钟。细节丰富的数字化技术，为发现变形问题、测量腐蚀程度、堤坝维护评估提供了理想方案。
为何选择Artec 3D：Artec Ray II配备内置显示屏和GPS追踪功能，轻松完成大规模扫描任务。对于更小细节的检验，可借助精度高达0.1毫米的Artec Leo。通过整合多组数据，搭建栩栩如生的3D模型。
用Ray II扫描防洪堤
1972年飓风“艾格尼丝”袭击美国，詹姆斯河决堤导致里士满遭遇世纪洪灾，造成弗吉尼亚州1480万美元（现值1.1亿）的经济损失，4人遇难。洪水重创城市基础设施，但系统性防洪工程迟至1985年二次洪灾后才启动。经过十年建设，沿河两岸建成了防洪体系，抵御了多次洪水如今依旧稳固如初。尽管如此，该地区仍面临严重的风险，防洪堤也从未全面投入使用。里士满人口多达23万，城内还有许多殖民时代遗留下来的珍贵建筑。如何确保防洪堤能继续发挥作用，守护里士满这个工业城市呢？这就轮到Artec 3D金牌认证合作伙伴GoMeasure3D出场了。团队借助全新的 Artec Ray II 3D扫描仪，迅速启动了防洪堤的检验工作，同时配合无线Artec Leo，对防洪堤展开毫米级精度检测。通过数字化建模精准评估结构健康状况，为城市防洪系统维护提供关键技术支持，守护里士满历史遗产与工业命脉。
️1、Ray II：3D扫描的“一大步”
GoMeasure3D的3D扫描项目由当地工程师Art Pekun负责，他带着Ray II扫描仪踏上了现场勘测之旅。起初，他对现场测试LiDAR新设备充满期待，但随着工作的深入，他很快意识到这项任务困难重重。
获取的里士满防洪堤扫描数据
刚走上人行道，Art就觉察到横跨防洪堤的桥梁和周边街道上的人群都可能成为GPS定位的干扰源，导致扫描结果出现动态模糊。除此之外，防洪堤规模巨大，普通设备难以应对如此大规模的扫描任务，还缺乏实时反馈、持久续航和一次多角度扫描的能力。Art一把Ray II安装在轻型三脚架上，就感受到了这款扫描仪的与众不同。它配备内置显示屏，有无标记点追踪功能，几秒钟即可完成架设，其视觉惯性系统（VIS）能实时追踪扫描仪运动，确保精准导航和定位。在此案例中，Ray II的VIS系统表现突出，不仅迅速完成了九个不同角度的数字化扫描，还精准捕获了防洪堤可能受损部位的数据，并在扫描时自动设置了对齐点。GoMeasure3D的首席运营官Paul Motley对Ray II赞赏有加，他表示：“在Ray II问世之前，这样的任务我们可能根本不会去尝试，因为挑战太多且难度极大。没有对齐追踪功能，合并数据将无从谈起。仅仅是想象从防洪堤的一边走到另一边就足够让人头疼了 。”
Ray II内置显示屏显示一次完整的3D扫描即将在数秒内完成
那些复杂的生锈区域是检测防洪堤闸门时的挑战。通常情况下，“循环”扫描的两端匹配起来比较麻烦，而Art利用Artec Leo先进的纹理追踪功能，轻松解决了对齐难题。
Art表示，将Leo高精度的扫描数据与Ray II的数据融合后，可以生成多分辨率网格，连最微小的细节都能清晰捕捉，为深入分析提供有力支持。特别是在评估闸门的密封性能时，这些数据能帮助我们判断防洪堤是否能有效阻挡洪水，或是否存在渗水风险。
在Artec Studio中初步分析防洪闸门扫描数据
“Ray II在定位和测量方面表现出色，Leo则帮我们深入检查每个细节，构建出更详细的参照框架，”Art表示，“人人都想有台能一步到位的扫描仪，但现实却不允许。不过，Artec Studio通过智能融合技术整合数据的功能，确实让我眼前一亮，其他软件可做不到这一点。”
️2、里士满防洪堤的检验工作
在Artec Studio中处理数据时，团队首先通过三角剖分法对数据进行处理，随后用该软件的全局配准算法，一键对齐所有扫描数据。为简化网格和缩小网格大小，团队删除了多余的帧数据，并将数据分为桥梁、街道和防洪堤三层，以便进行更细致的分析。
团队用Artec Studio的质检工具集对优化后的网格进行了进一步的分析。他们还借助距离映射功能，轻松对比特征，从而迅速识别出偏差。除此之外，Artec Studio的拟合平面功能在评估平面度、分析表面能否紧密闭合形成密封方面表现出色。
Artec Studio中的防洪堤完整3D扫描图
为更深入地检查，该团队随后将扫描数据发送至Geomagic Design X（一款逆向工程软件）。Paul表示，他们发现该软件的网格分割工具特别有用，能将复杂部件的扫描数据转换成基于特征的可编辑实体CAD模型，“大大节省了时间”。
随后，团队借助Design X SOLIDWORKS LiveTransfer，将这些模型导入SOLIDWORKS，并转换为可用的CAD图像元素。不仅实现了工作成果的完整迁移，还确保了所有参数关系的保留和原始数据的准确性。
在将网格转换为易于构建或深入检查的捕获结构后，团队将其导入Geomagic Control X。借助该软件的有机表面拟合等偏差分析功能，GoMeasure3D团队在分析防洪堤的深度、体积和有形损耗之前，就能够迅速识别出潜在变形问题。
Geomagic Control X中里士满防洪堤的偏差分析
Paul还说到：“混凝土结构不像图纸那样直观，无法直接判断是否与CAD设计完全一致。我们要找的是腐蚀、点蚀、变形等物理损害问题。好在Control X的有机表面拟合功能很独特，它能帮我们算出缺陷的体积，让我们能更准确地评估防洪堤结构的稳固性。”
️3、“轻松上手”的工作流
GoMeasure3D这一从扫描到检验的工作流虽包含几个步骤，但有了直观、操作简便的对齐和扫描至CAD的工具，再加上一些练习，Paul表示这个过程并不难，反而“十分简单”。
Paul和他的同事们最后并没有发现防洪堤存在严重问题，但他们的努力成功让大家看见了3D扫描技术在其他领域的巨大潜力。实际上，他们的工作流程受到了广泛认可，非常适用于捕获精准、详尽的数据，支持工业制造、采矿、航空航天等多个领域的质检、质控和维护工作。
“这个工作流程无需CAD数据，能广泛应用于土木工程的多个领域，”保罗总结道，“尤其在核能等行业中，对于混凝土结构的完整性和长期监测需求巨大。这些检验虽看似简单，实则技术复杂，未来发展前景和空间都相当可观。”
“有些人标准高，要求10至20微米的精度；有些人则相对宽松，误差不超过一英寸就行。但不论是涡轮叶片还是防洪堤，其检验原理都是相通的。”
Art总结道，这一案例充分体现了现代扫描技术在提升维护安全性和效率方面的“出色表现”。它不仅在里士满防洪堤维护工作中起到了关键作用，同时也彰显了3D扫描技术在其他领域的巨大的应用潜力和广阔的发展前景。
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