从两天到90分钟：3D扫描技术如何重塑防洪堤安全检测系统

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GoMeasure3D团队在弗吉尼亚州里士满的防洪堤旁用Ray II扫描。图/GoMeasure3D

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。

GoMeasured3D获取的里士满防洪堤扫描数据。图/GoMeasure3D

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。图/GoMeasure3D

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。图/ GoMeasure3D

“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。”

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。图/GoMeasure3D

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。图/GoMeasure3D

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。”

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。