Artec Leo, 샌프란시스코만 상공 56m에서 3D 스캐닝을 한 차원 높이다

1950년대 캘리포니아는 비트 시인들이 지금은 상징적인 서점에서 종이에 펜을 긁적이는 동안에도 변화하는 시대와 산업화의 전후 호황을 맞고 있었으며 이때 리치먼드-산라파엘 다리가 건설되고 있었습니다. 그러나 그러한 다리에 대한 계획은 그보다 훨씬 일찍 시작되었습니다. 1920년대 초에 샌프란시스코의 동부 만과 서부 만을 연결할 필요성이 인식되었고, 이 아이디어는 이후 수십 년 동안 여러 번 제안되고, 승인되고, 지연되고, 수정되고, 연기되었습니다.

그때 캘리포니아주의 인구가 증가함에 따라 많은 기대와 필요성이 빠르게 증가하면서 계획이 합의되었고 공식적으로 John F. McCarthy Memorial Bridge라고 명명된 다리의 건설이 시작되었습니다.

동쪽의 리치먼드와 서쪽의 산라파엘을 연결하는 페리 서비스를 대체하도록 설계된 이 다리는 1953년 3월에 착공하여 1956년 9월에 개통되어 완전한 제기능을 발휘하고 손님을 맞이할 준비가 되었습니다. 이로써 수만 명의 운전자들이 만을 쉽게 건널 수 있었습니다.

이 다리는 그 이후로 계속 운영되고 있으며, 마지막으로 낸 집계에 의하면 이 다리를 통해 매일 만의 한쪽에서 다른 쪽으로 70,000명 이상의 운전자가 이동하고 있습니다. 다리는 물론 기능적이고 그림처럼 아름답지만, 그 위치로 인해 바닷물, 열, 바람, 차량 배기가스 등 엄청난 부식성 요소에 취약합니다.

Artec 3D의 골드 인증 파트너인 Indicate Technologies Inc.의 Marcio Adamy는 “다리 위에서 작업하는 동안 한 엔지니어가 저에게 ‘녹은 잠들지 않는다.’라는 표현을 공유했습니다.”라고 말했습니다.

다리를 가장 안전하고 기능적으로 유지하기 위해 약간의 수리를 순서대로 해야 했습니다. 특정 부분의 특정 구간은 시간이 지남에 따라 특히 부식되고 녹슬었으며, 따라서 다리의 이 부분을 교체해야 했습니다.

"고객은 패널과 패널 리벳의 위치를 측정하기를 원했고 각 패널에는 250개가 넘는 리벳이 있었습니다!"

알려진 측정값이 없는 상황에서(알려진 측정값이 있었다고 해도 그 신뢰성이 의심스러웠을 것이지만) 새로운 작업이 제시되었습니다. 이는 강철과 경기장, 건물, 그리고 이 경우 다리와 같은 거대한 구조물의 제조와 유지보수를 전문으로 하는 회사인 Danny's Construction에서 요청한 패널의 정확한 측정값을 계산하는 매우 어려운 작업이었습니다.

Adamy는 "고객은 패널뿐만 아니라 패널 리벳의 위치를 측정하기를 원했고 각 패널에는 250개가 넘는 리벳이 있었습니다! 각 패널에는 남쪽 측면과 북쪽 측면만 아니라 외부 및 내부가 있습니다. 따라서 새 패널을 생산하려면 올바른 위치에 있는 모든 올바른 구멍의 측정값이 있어야 합니다.“라고 말했습니다.

각 패널에는 250개의 리벳이 있었고 각 리벳을 정확하게 캡처해야 했습니다.

이로 인해 두 가지 문제가 발생했습니다. 다리의 높이와 이 다리 위를 매일 70,000대의 자동차가 운행한다는 사실입니다. 솔루션은 빠르고, 번거롭지 않으며, 자체로 모든 것을 갖추어야 했으며, 최종 결과가 정확하고 신뢰할 수 있어야 했습니다

유일한 솔루션

리치먼드-산라파엘 다리의 이러한 특정 패널에 접근할 때 고려해야 할 몇 가지 사항이 있습니다. 첫째, 측정해야 하는 부분의 높이는 수면 위 56m입니다. 다음으로 하루 종일 일정한 교통량이 있습니다. 만을 가로질러 맹렬하게 불어대기 십상인 사나운 바람은 물론 가능한 한 방해가 되지 않도록 해야 한다는 점을 잊으면 안 됩니다. 예를 들어, 고래의 짝짓기 철은, 호색적인 고래들이 산만해지지 않도록 물 근처에서의 활동을 금지합니다.

간단히 말해서, 누군가는 마주 오는 차량으로부터 보호를 받으며 다리의 바깥쪽 부분으로 빠르고 안전하게 빠져나가 가능한 한 교통에 방해가 되지 않게 할 수 있어야 했고, 작업하는 높이를 고려할 때 아래를 내려다보지 말아야 한다는 것을 기억해야 했습니다. 그런 다음 각 패널의 모든 표면 디테일을 캡처했습니다.

이 작업에 적합한 솔루션은 오로지 Artec Leo뿐이었습니다.

완전 무선 방식으로 가장 까다로운 모서리도 쉽게 캡처할 수 있도록 설계된 Artec Leo의 내장형 화면을 통해 물체의 모든 표면과 내부의 모든 디테일을 캡처할 수 있습니다. 리치먼드-산라파엘 다리의 경우 이 작업을 수행할 수 있는 다른 장치가 없었습니다. Leo를 사용하여 작업한다는 것은 필요한 모든 것이 있다는 것을 의미하며 이는 이 작업의 특성을 고려할 때 필수적으로 고려해야 할 사항입니다. 컴퓨터, 케이블, 그리고 돕기 위해 대기 중인 다른 사람으로 안절부절못하면서 짧은 시간에 작업을 완료해야 하는 상황에서 그렇게 높은 곳의 그렇게 좁은 공간에 있는 것은 선택 사항이 아니었습니다.

“다른 솔루션은 없었습니다.  Artec Leo가 이 작업에 적격이었습니다.”

다른 상황에서는 다른 스캐너나 다수의 스캐너를 병행하여 사용하는 것이 쉬운 솔루션일 수도 있지만, 이 특별한 경우에 답은 명확했습니다. Adamy는 "저는 가로 90센티미터, 세로 30센티미터 정도밖에 안 되는 이 바스켓에 안에 다른 사람과 함께 있었습니다. 컴퓨터를 어디에 둘까요? 아니면 테이블은요? 따라서 이 특별한 경우에 다른 솔루션이 없었습니다. Leo가 이 작업에 적격이었습니다.”라고 말했습니다.

모든 작업이 기록적인 시간 내에 완료되었으며 HD 모드에서도 마찬가지였습니다. Adamy는 "저는 HD 모드로 모든 것을 스캔하기로 했습니다. 그러나 이 경우 그렇게 풍부한 형상이 꼭 필요한 것은 아니었습니다. 하지만 저는 항상 정보를 충분히 가지고 있지 않다가 나중에 다른 것을 추가하지 못하는 것보다는 최고의 정보를 가지고 나서 줄여 나가는 것을 좋아합니다."라고 말했습니다.

팀은 각 패널을 스캔하는 가장 효율적이고 가장 좋은 방법에 대해 약간의 연습을 한 후 스캐닝 시간을 한 쪽당 10분 미만으로 줄였습니다.

수면 위 56m에서 하는 작업은 빠르고 안전하게 끝나야 했으며 방해가 되는 컴퓨터나 케이블과 같은 추가적인 휴대 장비가 없어야 했습니다. 그 답은 Artec Leo입니다.

Adamy는 "저는 다리에서 일할 수 있게 되었을 때 약간의 시간적 여유가 있었습니다.“라고 말했습니다. "새벽 5시 30분이나 6시쯤 도착하면 우리는 해야 할 작업에 대한 계획을 세웠습니다. 그러고 나서 저는 안전 벨트, 헬멧, 안전 장비를 착용했습니다. 그러고 나서 저는 오전 9시 30분에서 10시 30분까지 그곳에서 스캔을 한 다음 사무실로 돌아와 파일을 업로드하기 시작했습니다."라고 Adamy는 말했습니다.

각 스캐닝 작업을 수행할 수 있는 빡빡한 시간대, 수행해야 하는 스캐닝 양, 환경적 제약 및 변덕스러운 기상 조건을 고려할 때 전체 프로젝트를 완료하는 데 몇 개월이 걸렸습니다.

8번 이동하고 30분도 안 되는 시간에 모든 방향에서 1.8미터 크기의 패널 각각을 스캔하고 나서 작업의 첫 번째 부분이 완료되었습니다. 모든 패널이 스캔되었고 캡처된 데이터는 다음 단계로 넘겨졌습니다.

하루 작업의 모든 것

수행해야 할 계획을 세웠고, 안전 요원과 경찰이 대기하고 있었고, 다가오는 차량들의 충돌을 방지하기 위한 구급차가 있었고, 한 명의 남자가 안전벨트에 묶여 샌프란시스코 만 위에 매달려 있었지만 작업 그 자체로는 어려운 일이 아니었습니다. 모든 문제와 어려움에도 불구하고 Artec Leo로 스캔하는 것은 쉬웠습니다.

데이터 처리도 마찬가지였습니다.

Adamy는 "파일을 업로드하고 모든 단계를 실행했습니다. 그런 다음 전역 정합을 실행하고 필요 없는 추가 정보를 삭제한 다음 선명한 융합을 사용하여 모든 것을 메시로 변환했습니다. 그러고 나서 이 메시를 STL 파일로 내보냈습니다."라고 설명했습니다.

이러한 간단한 단계 후에 STL 파일은 추가 처리를 위해 Geomagic Design X에 업로드하고 나서 .pts 형식으로 내보낸 다음 Autodesk에서 SBU 도면 및 정보 수집에 사용하였습니다. 스캔부터 처리, 후처리, 최종 결과까지 모든 것이 하루 안에 완료된 경우도 있습니다.

"유일하게 힘들었던 것은 그곳에 있는 것이었습니다. 바람, 추위 그리고 태양이 있는 이 환경에서 두려움을 관리하면서 말입니다!"

여기서 스캔하는 데 가장 어려운 부분이 무엇이냐고요? 높이입니다!

Adamy는 “제가 말했듯이 이 부분은 매우 간단한 작업입니다. 파일을 업로드하고, 전역 정합을 실행하고 메시 파일을 편집 및 생성하고, 선명한 융합을 실행하고… 그건 쉬운 일입니다. 유일하게 힘들었던 것은 그곳에 있는 것이었습니다. 구급차 너머에 있으면서 바람, 추위, 태양, 그런 모든 것들이 있는 환경에서 두려움을 관리하면서 말입니다. 그것이 가장 어려운 부분입니다.“라고 말했습니다.

시간 및 비용 절약

그리고 8개월 후, 8개의 패널이 모두 제작되어 자랑스럽게 설치되었으며, 최소 75~90%의 시간이 절약되었습니다. 이는 조심스러운 추정치입니다. 3D 기술, 특히 Artec Leo를 선택한 스캐너로 사용하여 가능성과 편의성보다 더 많은 이점을 얻을 수 있었습니다. 비용도 많이 절감할 수 있었습니다.

한 가지 이점은 시간 절약입니다. 예를 들어 줄자나 자를 사용하여 각 패널을 수동으로 측정해야 하는 경우 손으로 그린 그림으로 기록한 힘든 측정 프로세스를 거쳐 새 패널을 제작할 제조업체에게 전달해야 했습니다.

결과치가 상당히 정확하여 새 패널을 제작할 때 시간도 절약되었고 있어야 하는 직원의 수도 줄었어 인건비도 절감되었습니다

마지막 단계는 물론 새 패널을 스캔하는 것입니다. 오늘날 우리가 수십 년 전에 세워진 구조물과 건물에 대한 신뢰할 수 있는 정보를 찾는 데 어려움을 겪을 수 있지만, 미래의 전문가들은 그런 문제를 겪지 않을 것입니다.

리치먼드-산라파엘 다리의 경우, 0.1mm의 정확도로 앞으로 수많은 세대의 엔지니어, 건설업자, 건축가 및 검사자들이 이러한 패널의 3D 스캔, 측정값, 설계 및 파일을 최종적으로 사용할 수 있습니다.