便携式3D扫描仪如何协助防止火车脱轨

加州的仲夏夜，一列南太平洋列车沿着急转弯蜿蜒前行时脱轨了，一台发动机与七节箱柜从栈桥的一侧坠落。

其中一个箱柜倒挂在萨克拉门托河中央，不断泄漏出剧毒的水溶性杀虫剂——威百亩。

危险品处理专家用了六个小时到达现场，又花了六个小时确定共计19000加仑的含硫杀虫剂已经涌入纯净的河水之中，杀死了无数的鲑鱼、鳟鱼和其他水生生物，以及藻类。

接下来几小时、甚至几天里，随着泄漏的有毒绿色烟羽最远到达了南部的沙斯塔湖，沿河的数百名当地居民因严重的皮肤、眼睛和呼吸系统疾病被紧急送往医院。

最严重的影响是：除了直接的环境破坏以外，当地旅游业在接下来的数月及数年内遭受了数百万美元的损失和无法估量的损害。

火车脱轨：世界性的威胁

每年，全球都会发生数以千计的火车出轨事故。虽然大多数事故没有造成人员伤亡或生态破坏，但任何财产和基础设施损坏以及服务中断的影响，甚至在数十年后也能引起铁路行业的共鸣。

绝大多数脱轨都是由轨道缺陷引发的，例如断轨。其他原因可能有“轨距滑移”、轨道错位、道岔和车轮损坏等。在许多国家或地区，政府法规要求每季度甚至每月对铁路线上的每一段轨道进行现场检查。

仅在美国就有超过16万英里的轨道，检查铁路是一项艰巨的任务。

许多铁路公司已经部署了自动化的高速超声波检测解决方案来检测钢轨断裂和其他异常和缺陷。数千公里的轨道的定期检查，证明了这些方案行之有效。

铁路检测从高速超声波到亲临现场

当发现有问题的路段时，可以派遣铁路检查员到该位置进行近距离和深入的目测检查。

但是，检查人员在工作时间考察和详细检查轨道的数量是有限的。不仅如此，当遇到表面缺陷时，也许不易于察觉，并且取决于在视觉上的明显程度。

通常情况下，微小的裂缝、金属部件磨损以及尺寸和位置的松动可能会被忽视，在下一次既定检查之前演变成更大的隐患。

钢轨扣件组件的故障可能导致脱轨

此外，从档案中发现，目测检查可能极具挑战，每位检查人员都会主观地决定是否应该检查某个部分铁路或轨道部分。

不然就是从那一刻开始就失去了可量化的测量值，从而在安全检查中遗漏了潜在的风险隐患。

铁轨损坏的部分

3D扫描正式登场

出于这个原因，越来越多的铁路检查人员开始选择专业的手持式3D扫描仪作为解决方案，以经济高效的方式及时填补了其中的空白。

许多的铁路检查人员认为，要携带扫描仪，还要额外带上笔记本电脑，以及电源组和线缆。让这种方案显得不那么便捷。

但是铁路检测人员在质量控制专家这里获得了启发，他们发现Artec Leo是目测检查的理想辅助工具。与超声波轨道检测系统一样，Leo同样是无损检测（NDT）的解决方案。

Artec Leo: 与众不同的3D扫描仪

与高速超声波轨道检测系统以及其他3D扫描仪不同的是，Leo作为100%无线便携式扫描仪，配备独立的电池和触摸屏显示器，并且具有亚毫米级的精度，让您能够在短短几秒钟内捕获任何可疑的轨道部分。

Artec大使GoMeasure3D在看到铁路检测专家的需求不断增加后，决定对Leo进行测试，看看这款无与伦比的3D扫描仪如何应对挑战。

GoMeasure3D的3D扫描专家Art Pekun使用Artec Leo扫描一段铁轨

与Artec Studio软件协同工作，Leo能够快速生成清晰、深入的检查报告，从审核和合规性的角度来看，拥有更高的价值。

在Leo的触摸屏显示器上查看扫描的铁路部分

来自Leo的扫描可以与参考CAD模型进行比较，以检查导轨或任何其他部件是否在允许的公差范围内。

直观的视觉热图让您一眼就能看到与参考模型的任何差异，甚至是亚毫米级的差异。使用Leo和Artec Studio，甚至可以通过软件“扫描到CAD”功能来创建您自己的CAD参考模型集。

使用Leo进行随时间变化的监测

通过使用Leo全面记录特定部分轨道的表面几何形状，以及各种铁路部件，铁路检查人员可以很轻松地做到像飞机制造商一直以来测试机翼和机身的长期结构性能的检测：随时间变化的分析。

Artec Studio的表面距离映射比较了同一铁轨相隔数月（寒冷的冬天清晨与炎热的夏天）的两次扫描结果。

这样的分析不仅可以确定是否已经超过了公差，或者即将超过公差，而且还可以帮助确定原因是否在于其他方面。

例如，如果轨道的轨距（宽度）在几个月内开始超过公差范围，可能是由于底层轨道道碴的深度或排水不足所致。

Artec Studio 表面距离映射显示轨道部分之间的变化

对于更高水平要求的扫描检测能力和灵活性的用户，Artec Studio软件提供了与业界领先解决方案Geomagic Control X的无缝集成。

只需一次点击，就会收到一份或多达几十份的扫描综合检查报告，所有这些都是在幕后生成，并准备好与您的同事、管理层、保险公司等分享。

Control X将来自Leo的实际扫描数据与CAD参考模型进行比较，从而实现平面度、表面轮廓、CAD倾斜度和平行度等GD&T测量。

灾难来临时：Leo如何还原铁路事故

在铁路沿线上任何地方发生脱轨或其他铁路事故的意外情况，铁路专家和调查人员都可以依靠Leo提供的帮助。事故现场的每一段断裂的轨道、枕木或被压碎的道碴都可以在几分钟内被捕获到。

当使用Leo扫描这些物体时，包括失事的轨道车，所产生的3D模型可以被铁路事故调查人员用来记录和分析脱轨或撞击点，以及挤压变形，这些都将提供从头到尾还原事故的每个阶段所需的关键分析。

泰国火车脱轨，铁轨、道碴和车箱严重受损

将Leo与其他3D扫描仪相结合

当需要扫描各种尺寸的对象时，还有Artec Ray II和Artec Space Spider，这两款3D扫描仪多年来一直用于检查、取证和其他行业。

借助Ray II您可以捕捉最远距离130米内的大型物体（如轨道车）甚至整个场景，并且达到精度工程水平。Space Spider擅长扫描微小物体，例如捕捉事故现场微小的金属磨损痕迹、微小裂缝、亚毫米级断裂等等。

Artec Studio软件可以轻而易举地将Leo、Ray II和Space Spider的扫描结果组合成一个或多个小型或大型断面、铁路或组件的高精度3D模型，或是完整的事故现场，包括任何损坏或完整的轨道车、周围的景观以及其中的一切。

在Artec Studio中，您可以运行检查报告，以及创建毫米级完美的架空图和轨道、组件、轨道车的横截面等。

3D扫描用于内部铁路旧部件的逆向工程

铁路公司可以进一步利用Leo或其他Artec 3D扫描仪的投资回报率，用于旧零件和机器的逆向工程。这些零部件下线后的几十年里，已有成千上万停止了生产。

受到关注的逆向工程候选项目：旧电车的联接组件

通常，当关键的齿轮或阀门（更不用说变速箱等复杂组件）发生故障并且无法在市场上找到时，最常见但成本高昂的建议是用新机器替代原有机器。

但是使用Leo或其他3D扫描仪，从CAD再到现实世界中，无论是通过CNC铣削、3D打印、铸造还是其他媒介，根据扫描对象的大小，您可以在几分钟内以数字方式捕获这些相同的旧对象，然后重新创建它们。

总结

对于3D轨道检测等多种项目，无论是Leo或是埃太科三维专业3D扫描仪系列中的其他设备，都可轻松为您及您的公司开辟广阔的检测和逆向工程等领域，并在未来发挥无限可能。