Des réparations ferroviaires en bonne voie grâce aux scanners 3D Artec Leo et Ray II

Artec Ray II monté sur son trépied, scanne en 3D une voie ferrée en vue de son inspection. Avec l’aimable autorisation de voestalpine Turnout Technology UK

Afin d’éviter les déraillements, les infrastructures ferroviaires doivent faire l’objet d'une maintenance régulière, car tout, des joints défaillants aux blocs usés situés à l’extrémité des lignes de chemin de fer (ou « têtes de ligne »), constitue un danger potentiel.

Pourtant, malgré les progrès technologiques, les chemins de fer continuent d’être inspectés à l’aide d’outils traditionnels. Le problème de la mesure des défauts identifiés à l’aide de rubans, de ficelles ou d’équerres d'ingénierie est qu’elle peut prendre jusqu’à deux heures d’affilée et nécessiter du personnel qualifié qui serait mieux utilisé ailleurs.

Certaines compagnies ferroviaires n’autorisent pas non plus l’utilisation d’outils métalliques sur les voies, de sorte que les ingénieurs doivent utiliser des modèles en plastique qui n’offrent pas la même précision. Les mesures manuelles risquent également d’omettre des détails essentiels, ce qui signifie qu’elles ne sont pas fiables à 100 %. Et si l’on ajoute l’échelle et les facteurs environnementaux, l’inspection des rails peut rapidement devenir trop complexe.

Afin de résoudre ces problèmes, voestalpine Turnout Technology UK a pris une décision radicale : numériser l’inspection avec l’Artec Leo et l’Artec Ray II.

Les ingénieurs de voestalpine Railway Systems se préparent à l’inspection. Avec l’aimable autorisation de voestalpine Turnout Technology UK

La filiale de voestalpine Railway Systems, qui fabrique des éléments de voie ferrée destinés à changer de direction, ou « aiguillages », ainsi que des pièces et des matériaux de fixation connexes, en récolte déjà les fruits. Le scan 3D d’Artec n’est pas seulement plus rapide, il génère des données d’une précision submillimétrique qui peuvent améliorer les résultats d’autres services de voestalpine, en particulier dans des domaines tels que la rétro-ingénierie et le contrôle qualité.

Changement de voie vers l’inspection numérique

C’est Central Scanning qui a initialement présenté Artec Leo et Ray II à voestalpine. Conscient du potentiel de la capture de données numériques à grande vitesse dans le secteur ferroviaire, l’ambassadeur d’Artec a réalisé une vaste démonstration qui a immédiatement séduit l’entreprise.

Contrairement à d’autres scanners 3D sur le marché, ni Leo ni Ray II ne s’appuient sur des cibles. L’idée d’ajouter des cibles pour chaque projet se révélant impopulaire chez ses clients, voestalpine s’est rapidement rendu compte qu’il serait plus avantageux pour l'entreprise d'acquérir des appareils plus avancés ne nécessitant pas de cibles.

L’acquisition de scanners sans fil tout-en-un s’est avérée être une grande victoire. L’utilisation d’appareils filaires aurait non seulement nécessité l’installation de stations de base sur site, mais elle aurait également eu des conséquences en termes de sécurité. Leo et Ray II, en revanche, fonctionnent sans ordinateur et sont dotés d’écrans intégrés qui permettent une capture fluide, ainsi que la transmission des données au siège de voestalpine à Édimbourg en vue de leur traitement.

En fait, les deux scanners sont si faciles à utiliser que voestalpine n’a même plus besoin d’envoyer des ingénieurs pour collecter les données, ce qui leur permet de se consacrer à d’autres tâches à valeur ajoutée.

Les ingénieurs de voestalpine Railway Systems étudient les données capturées avec Artec Leo. Avec l’aimable autorisation de voestalpine Turnout Technology UK

Ensuite, il y a la vitesse, l’échelle et la qualité des données capturées. Alors que Leo scanne les surfaces les plus complexes à une vitesse de 35 millions de points par seconde, collectant au passage des données couleur haute résolution, Ray II capture des scènes plus larges avec une portée de 130 mètres (427 pieds). Ensemble, ils permettent une plus grande précision sur les distances (typiquement 35 mètres ou plus) et offrent une solution unique : la création de jumeaux numériques de zones complètes comportant des objets remarquablement détaillés.

Aujourd’hui, l’entreprise les associe pour scanner des sites de haut en bas. Grâce au Leo, un appareil capable de capturer des surfaces avec une précision allant jusqu'à 0,1 mm, ses ingénieurs peuvent désormais recueillir des données suffisamment détaillées pour s’assurer qu’aucun défaut ne passe inaperçu, et ce plus rapidement que jamais.

Modéliser les infrastructures ferroviaires avec photoréalisme

Les workflows de scan vers le maillage et de modélisation 3D de voestalpine commencent dans Artec Studio. Le logiciel de capture et de traitement des données 3D intègre des algorithmes permettant d’accélérer l’inspection des rails, que ce soit par le biais d’un enregistrement rapide des scans, d’outils booléens faciles à utiliser pour l’édition des maillages ou du pilote automatique de processus en plusieurs étapes.

Au fur et à mesure de son évolution, Artec Studio ajoute de plus en plus de fonctionnalités pour les tâches essentielles de rétro-ingénierie et d’inspection, sans exportation vers des programmes tiers. Avec l’analyse de section 2D, les maillages peuvent désormais être inspectés section par section. L’autosurfaçage, quant à lui, permet aux utilisateurs d’ajuster des patchs de surface de maillage et de les transformer en corps CAO en un seul clic.

Pour voestalpine, la phototexturation dans Artec Studio, qui permet de compléter les scans par des données de texture d’appareil photo pour un plus grand réalisme du modèle, s’est également révélée très utile, en particulier pour la présentation des résultats à la clientèle, dont beaucoup ne sont pas des ingénieurs.

Modèle CAO d’une pièce d’aiguillage réalisé à partir d’un scan 3D d’Artec. Avec l’aimable autorisation de Central Scanning

Pour les projets d’inspection et de rétro-ingénierie plus avancés, l’équipe de voestalpine a recours à Geomagic Design X. Grâce à sa gamme d’outils permettant de convertir les scans en modèles CAO à partir de caractéristiques, ce logiciel est parfait pour numériser les conceptions des pièces endommagées retirées du marché.

Prenons l’exemple d’un projet récent dans lequel l’entreprise était chargée de remplacer des supports en béton (rails inférieurs) posés au début des années 2000. Les retirer pour les mesurer aurait retardé le fonctionnement des lignes locales, mais le scan 3D d’Artec a permis d’obtenir toutes les informations nécessaires pour en fabriquer de nouveaux.

Inspection numérique des rails : en avant toute !

Les scanners de composants connus offrant des résultats très répétables et précis, voestalpine a élargi son champ d’action à de nouveaux domaines, en numérisant des pièces moins courantes à l’aide de Leo et de Ray II.

Artec Ray II entièrement déployé sur son trépied pour une portée de capture maximale. Avec l’aimable autorisation de voestalpine Turnout Technology UK

Ce n’est pas tout. Artec Studio et Design X sont si bien intégrés que l’entreprise étudie actuellement la possibilité d’appliquer cette technologie plus largement au contrôle qualité. Même la modélisation des données du bâtiment ou « BIM » (processus de conception numérique et d’optimisation des projets de construction) est considérée comme un important secteur de développement.

« Le scan 3D reste un grand succès pour voestalpine, les premiers résultats étant conformes aux attentes. Cela nous conforte dans l’idée que nous pouvons nous lancer dans des composants moins connus, a déclaré l’entreprise dans le cadre de son initiative. Geomagic et Artec Studio fonctionnent si bien ensemble que nous envisageons d’étendre nos activités de scan 3D au BIM et au contrôle qualité interne. »