Artec Leo 및 Ray II 3D 스캐닝을 통해 철도 수리 순조롭게 진행

검사를 위해 삼각대에 장착되어 철도 선로를 3D 스캔하는 Artec Ray II. 이미지 제공: voestalpine Turnout Technology UK

탈선을 방지하기 위해 철도 인프라는 정기적인 유지보수가 필요합니다. 고장 난 연결부부터 철도 선로 끝의 마모된 블록(또는 '레일헤드')까지 모든 것이 잠재적인 위험을 초래할 수 있기 때문입니다.

그러나 광범위한 기술 발전에도 불구하고 철도는 여전히 재래식 도구로 점검하고 있습니다. 줄자, 줄 또는 공학용 사각자를 사용하여 식별된 결함을 측정할 때의 문제점은 한 번에 최대 2시간이 걸릴 수 있고 다른 곳에 더 잘 활용할 수 있는 숙련된 직원이 필요하다는 것입니다.

일부 철도는 선로에서 금속 도구를 사용할 수 없으므로 엔지니어는 정확도가 떨어지는 플라스틱 도구를 사용해야 합니다. 또한 수동 측정은 중요한 세부 사항을 놓칠 위험이 있으므로 100% 신뢰할 수 없습니다. 여기에 규모와 환경적 요인까지 더해지면 철도 검사는 빨리 지나치게 복잡해질 수 있습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 voestalpine Turnout Technology UK는 Artec Leo와 Artec Ray II를 사용하여 검사를 디지털화하는 과감한 조치를 취했습니다.

검사를 위해 준비 중인 voestalpine Railway Systems 엔지니어팀. 이미지 제공: voestalpine Turnout Technology UK

이미 voestalpine Railway Systems의 자회사이자 방향 전환용 선로 부품, 즉 '선로 전환기'와 관련 부품 및 고정 재료를 제조하는 이 회사는 그 이점을 누리고 있습니다. Artec 3D 스캐닝은 더 빠를 뿐만 아니라 1밀리미터 미만의 정확한 데이터를 제공하여 특히 리버스 엔지니어링 및 품질 관리와 같은 분야에서 다른 voestalpine 서비스 전반에 걸쳐 결과를 개선할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

디지털 검사로 방향 변경

voestalpine은 Central Scanning을 통해 Artec Leo 및 Ray II를 처음도입했습니다. 철도 부문에서 고속 디지털 데이터 캡처가 잠재력이 있음을 인식한 이 Artec 앰배서더는 즉시 voestalpine을 놀라게 한 광범위한 시연을 선보였습니다.

시중에 나와 있는 다른 3D 스캐너와 달리 Leo와 Ray II는 표적에 의존하지 않습니다. 모든 프로젝트에 표적을 추가하는 아이디어가 고객들에게 인기가 없다는 것이 입증되면서 voestalpine은 표적이 필요 없는 고급 장치를 구매하는 것이 사업에 더 유리하다는 것을 금방 깨달았습니다.

일체형 무선 스캐너를 도입하면서 많은 이점을 얻을 수 있었습니다. 유선 장치를 사용하려면 현장에 기지국을 설치해야 할 뿐만 아니라 안전 문제도 발생할 것입니다. 반면 Leo & Ray II는 PC 자율형이며 원활한 캡처를 가능하게 하는 디스플레이가 내장되어 있어 데이터를 에든버러 본사로 전송하여 처리할 수 있습니다.

실제로 두 스캐너 모두 사용이 매우 쉬워서 더 이상 데이터 수집을 위해 엔지니어를 파견할 필요가 없으므로 이들은 다른 부가가치가 큰 작업에 집중할 수 있습니다.

Artec Leo로 캡처한 데이터를 검토하는 voestalpine Railway Systems 엔지니어팀. 이미지 제공: voestalpine Turnout Technology UK

그리고 캡처하는 데이터의 속도, 규모, 품질도 중요합니다. Leo는 가장 복잡한 표면까지도 초당 3,500만 포인트의 속도로 스캔하여 풀컬러의 고해상도 데이터를 스캔하는 반면, Ray II는 130미터 범위에서 더 넓은 장면을 캡처합니다. 이 두 스캐너를 함께 사용하면 일반적으로 35미터 이상의 거리에서도 정확도를 더 높일 수 있으며, 매우 세밀한 물체로 가득 찬 영역 전체의 디지털 트윈을 생성할 수 있는 독보적인 이점을 제공합니다.

오늘날 이 회사는 이 두 스캐너를 결합하여 현장을 위에서부터 샅샅이 스캔합니다. 최대 0.1mm의 정확도로 표면을 캡처할 수 있는 장치인 Leo를 통해 엔지니어들은 이제 그 어느 때보다 빠르게 어떤 결함도 놓치지 않을 만큼 상세한 데이터를 수집할 수 있게 되었습니다.

포토리얼리즘으로 철도 인프라 모델링

voestalpine의 scan-to-mesh 및 3D 모델링 작업 흐름은 Artec Studio에서 시작됩니다. 3D 데이터 캡처 및 처리 소프트웨어에는 빠른 스캔 정합, 메시 편집을 위한 사용하기 쉬운 부울 도구, 여러 단계의 프로세스를 자동화하는 Autopilot 등 철도 검사 속도를 높이기 위한 알고리즘이 탑재되어 있습니다.

Artec Studio가 계속 개선됨에 따라 타사 프로그램으로 내보내지 않고도 필수적인 리버스 엔지니어링 및 검사 작업을 처리할 수 있는 기능이 점점 더 추가되고 있습니다. 2D 단면 분석을 통해 이제 메시를 단면별로 검사할 수 있습니다. 한편 자동 표면 처리(Autosurfacing) 기능을 사용하면 한 번의 클릭으로 메시 표면 패치를 맞추고 이를 CAD 바디로 변환할 수 있습니다.

voestalpine의 경우, 모델 사실감을 높이기 위해 카메라 텍스처 데이터로 스캔을 보완하는 Artec Studio 포토텍스처링은 특히 엔지니어가 아닌 고객에게 결과를 제시할 때 매우 유용한 것으로 나타났습니다.

Artec 3D 스캔으로 만든 전환 부품의 CAD 모델. 이미지 제공: Central Scanning

고급 검사 및 리버스엔지니어링 프로젝트에서 voestalpine의 팀은Geomagic Design X를 사용합니다. 스캔을 특징 기반 CAD 모델로 변환하는 다양한 도구를 갖춘 이 소프트웨어는단종된 손상된 부품의 설계를 디지털화하는데 완벽합니다.

최근 회사가 2000년대 초에 설치된 콘크리트 받침대(언더레일)를 교체하는 작업을 맡은 프로젝트를 예로 들어보겠습니다. 측정을 위해 이를 분리하면 현지 운행이 지연될 수 있었지만 Artec 3D 스캐닝을 통해 현장에서 새 제품을 만드는 데 필요한 모든 정보를 얻을 수 있었습니다.

디지털 철도 검사: 전속력으로 전진

실증된 구성 요소 스캔으로 매우 반복 가능하고 정확한 결과를 얻을 수 있게 되면서 voestalpine은 새로운 영역으로 확장하기 시작했으며 Leo 및 Ray II로 익숙하지 않은 부품을 디지털화했습니다.

캡처 범위를 최대화하기 위해 삼각대에서 완전히 확장된 Artec Ray II. 이미지 제공: voestalpine Turnout Technology UK

그뿐만이 아닙니다. Artec Studio와 Design X는 매우잘 통합되어 있어 회사는 이제 이 기술을 품질 관리에 더광범위하게 적용할 수 있는 방법을 모색하고 있습니다. 건설 분야에서 디지털 설계 및 프로젝트 최적화 프로세스인 빌딩 정보 모델링(BIM)도 확장할 수 있는 중요한 기회 영역으로 여겨지고 있습니다.

voestalpine은 "3D 스캐닝이 예상대로 초기 결과가 나오면서 voestalpine은 계속해서 큰 성공을 거두고 있습니다. 이를 통해 우리는 잘 알려지지 않은 구성 요소 분야로 진출할 수 있다는 강한 확신을 갖게 되었습니다. Geomagic과 Artec Studio는 또한 서로 잘 작동하기 때문에 우리의 3D 스캐닝 활동을 BIM 및 사내 품질 관리로 확장하는 것을 고려하고 있습니다."라고 자사의 계획에 대해 말했습니다.