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AG娱乐隧道施工车载扫描系统

2020-02-02 06:19

  位于Ichikawa的MAC有限公司是一家为山区隧道开发施工管理系统的公司,它与西松建设有限公司合作开发了一款借助FARO Focus3D工作的车载扫描系统。

  该前沿扫描系统能够在6分钟内迅速测量和处理容差5mm范围内的山区隧洞口点云数据。工程师们之所以为该系统选择FARO Focus3D,是因为它在计算机上具有卓越的自动控制功能、快速的测量速度以及能提供全面的便利服务。

  “最近,我们发现山区隧道建设项目的生产率有了显著提高。”MAC董事长宫原弘文(Hirofumi Miyahara)表示,“例如,钻井精度要求我们确保设计场地的安全,并将多余的钻井(也称为过度挖掘)控制在50毫米以内。通过精确的施工控制,可以降低材料成本、人工成本和缩短工期,提高生产率水平。由于50mm的公差无法目测,我们需要借助测量仪器。在传统全站仪测量中,获取大量的点需要花费太多的时间,影响了施工工期,使用3D扫描仪进行测量也需要相当多的时间——其包括设置设备和参考球,以及进行数据处理。”

  车载扫描系统实际上是一个装有FARO Focus3D功能并在车顶装有一个三维激光扫描仪的货车。因此它能在短时间内快速测量点云。

  该系统的主要优势是可以快速完成多重任务中的测量工作,如爆破钻孔(一个洞钻和炸药爆破操纵)、淤泥排出(钻孔岩石和挖掘出的泥土转移到哪里)以及隧道支撑建设(为防止岩体崩塌而建造的临时支撑结构)。

  在设计扫描系统时,团队将FARO Focus3D安装在一个由防震气垫支撑的自动水平保持架上,这样,一旦车辆停在测量点,它就会自动保持水平。

  一个可伸缩的外壳覆盖于Focus3D之上保护它。此外,四个带有内置棱镜的标记球提供了与所有站点相关的定位。这些标记允许将点云数据转换为坐标。该系统是按照以下一系列过程构建的,包括水平保持、借助全站仪与内置棱镜的参考球进行测量、标记旋转以及扫描——这些都是通过触控一个按钮自动执行的。

  面对这一挑战,MAC公司积极与西松建设公司合作开发一种新的借助FARO Focus3D实现的车载扫描系统。宫原先生补充说:“我们的系统允许操作员在隧道表面周围进行点云测量,测量范围为10m(车辆前后),在大约6分钟内精度为5mm。在小概率情况下,如果隧道的某些部分没有达到开挖断面,这些数据可以防止这些部分被遗漏,从而确保隧道的规律性。”

  这个特性保证了即使测量技术人员不在场,施工团队也能进行快速核查。虽然山区隧道的施工工作通常是24小时不断进行,但主要的承包人员通常不在夜间值班。然而,有了MAC的扫描系统,操作重型机械的工人只需点击平板电脑上的一个按钮,就可以远程执行点云测量。

  车载扫描系统还颠覆了通常的假设,即必须有高规格的工作站来处理大量的点云数据。由于团队细心地为系统配备了自动减少数据点数量的功能,所以仅需一个运行在1.4GHz酷睿2处理器及2GB内存上的低规格计算机系统就可以轻松进行操作。

  从前,承包商使用常规的3D地面激光扫描仪或带有三脚架的全站仪时,对任何隧道畸形地区的测量仅限于每天一次。为了克服这一挑战,一些项目承包者试图在现场长期安装3D激光扫描仪或全站仪。然而,这种方法存在精度和障碍物问题,因为测量必须从远处进行,以避免飞石爆破,而且由于涉及重型机械,导致测量空间有限。

  MAC的车载扫描系统解决了这些困难。通过在隧道施工过程中定期进行三维测量,技术人员可以识别出肉眼无法看到的隧道内壁微小位移。这也可以防止钻井过程中可能发生的事故(如坠石或部分坍塌)。

  “最近,日本承包商鼓励引入建筑信息模型(CIM),也就是建筑物信息模型(BIM)。”宫原先生解释道,“我们经常被要求在隧道完工时交付作为构建点的云数据。有了这些信息,管理随时间推移产生的隧道壁面位移将变得容易得多。”

  2016年6月,MAC首次推出作为试验品的FARO Focus3D激光扫描仪。从那时起,他们已经购买了其他9台Focus3D激光扫描仪,包括车载扫描系统中使用的那台。

  “我们选择Focus3D是因为它可以独立使用并提供高速点云测量,以及可以通过Wi-Fi快速传输数据。”MAC开发部门的负责人Jyungo Miyachi先生说,“此外,由于隧道内固有的恶劣环境,灰尘和水是无法避免的,因此长期需要插入、移除存储卡可能会对设备造成损害。”

  Miyachi先生补充说:“在这个系统的开发过程中,我们使用了应用程序接口(API)和Focus3D软件开发工具包(SDK)来控制车载扫描系统上的操作和数据交换功能。FARO开发团队在整个过程中提供了出色的支持。这种售后服务也促使我们决定购买更多Focus3D设备。”

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