Amikor minden milliméter számít: lézerszkennelés a zalaegerszegi járműipari tesztpályán

Magyarország egy európai szintű mércével mérve is egyedülálló projekt számára biztosít helyet a Zalaegerszeg melletti 250 hektáros területen épülő járműipari tesztpályával. A világ vezető autóipari vállalatai, kutatócsoportok és egyetemek fogják itt tesztelni a gépjárműveket, kezdve a fékrendszerektől, a futóműveken és a gumiabroncsokon át egészen a fedélzeti navigációs rendszerekig; akárcsak az önjáró gépjárművek viselkedését egy erre külön kiépített városi környezetben.

Egy korábbi cikkünkben bemutattuk, hogy a 3D pontfelhő technológia miként kapcsolódik az önjáró járművekhez és válik szerves részévé a nem is olyan távoli jövő navigációs rendszereinek.

contintental1.kép: Illusztráció. Szenzorfúzió, mint az önjáró gépjárművek döntéstámogatásának alapja.

Ez a rövid összefoglaló tanulmány pedig azt mutatja be, hogy az építőipari szakemberek miként ellenőrizték az épülő pályaszerkezet minőségét lézerszkenneléssel előállított 3D pontfelhők elemzésével.

Ügyfelünk a D300 méter átmérőjű, körlap alakú dinamikus platform aszfalt alaprétegének geometriai minőségellenőrzésére kapott megbízást. A dinamikus platform az a területe a tesztpályarendszernek, ahol többek között a nagysebességgel beérkező gépjárművek kanyarodás közbeni tapadási/csúszási súrlódását, az esetleges kisodródás kivédésére szolgáló rendszereket fogják vizsgálni a szakemberek. Ezen teszteknél kiemelten fontos a vizsgálati protokoll megismételhetősége, adott esetben akár több száz alkalommal is képesnek kell lenni hasonló módon megismételni egy adott tesztet, a legkisebb külső zavarás megjelenése nélkül. Ehhez olyan mérnöki modellezésekre alkalmas ideális körülményeket kell biztosítaniuk, mint az egyenletes és lehető legjobb minőségű aszfaltburkolat.

image15076468282.kép: A zalaegerszegi tesztpálya átnézeti terve. Zöld terület: dinamikus platform.

A pontossági követelmény nagyon szigorú: a megrendelőnek arról kellett megbizonyosodnia, hogy az aszfaltréteg felső felülete maximálisan néhány milliméteres eltérést mutat a tervezett síkfelülethez képest, annak bármely vizsgált pontjában; vagyis a kérdés, hogy milliméterekben számolva mennyire „hullámzik” az aszfaltfelület.

Annak érdekében, hogy a kopóréteg kiemelt simasági követelménye teljesíthető legyen, már az aszfalt alapréteg esetén is a szokványoshoz képest jóval kisebb toleranciájú felületi simaságot kell biztosítani.

Ennek ellenőrzésére ügyfelünk a földi lézerszkennelés mérési technológiáját választotta, a mérést végző specialisták pedig úgy döntöttek, hogy a dinamikus platformot lefedő 2cm x 2cm-es osztásközű szabályos rácsháló csomópontjaiban adják meg a mért felülethez legjobban illeszkedő (regressziós) síktól való eltéréseket. Mindezt a projektterület helyi koordináta-rendszerébe illesztve.

DCIM100MEDIADJI_0015.JPG3.kép: A dinamikus platform aszfalt alaprétege madártávlatból

A terület részletes felmérése egy feszített tempójú teljes munkanapot vett igénybe. Az éles beesési szögek, a sötét, friss aszfaltfelület elnyelő hatása miatt egyetlen álláspontról a lézerszkenner körüli 40 méteres sugarú körön belül keletkeztek jól kiértékelhető és a tervezett mintavételezési sűrűségnek megfelelő adatok. Így 48 darab álláspont létesítése és ezek geodéziai sokszögeléssel való összekapcsolása által, mintegy 3.45 milliárd mérési pontból állt elő az a háromdimenziós pontfelhő, amelyet a Leica Cyclone szoftverben egy alapvető tisztítást követően a kiértékeltek.

84.kép: A Leica ScanStation P40-es lézerszkenner munka közben

Az álláspontok egymással való nagypontosságú geometriai összekapcsolása jelentette talán a legnagyobb kihívást, mivel a regisztrációs folyamatot nem segíthette „azonos felületek” felismertetése a szoftver által. Ugyanis csak a végtelen monoton, sík, sötét aszfaltburkolat szolgálhatott tájékozódásra a lézerszkenner számára. …és persze a kihelyezett jeltárcsák, illesztőpontok, amelyek révén globálisan 1.8 mm-es pontossággal valósult meg a regisztráció.

aszfaltretegek5.kép: Illusztráció. A pályaszerkezet aszfaltrétegeinek struktúrája.

A kiértékelt adatok egyértelműen rávilágítanak arra, hogy az aszfalt alapréteg felső felülete a mérési pontokra legjobban illeszkedő síkkal  – és egyben a tervezett síkkal –  jó egyezést mutat. Az is jól meghatározható – és a háromdimenziós koordinátáknak köszönhetően a terepen kijelölhető -, hogy mely területeken szükséges nagyobb figyelem a következő aszfaltréteg (kötőréteg) elhelyezésénél, akár az automatizált iCON gépvezérlés által.

20cm_grid_BestFitPlane6.kép: A lézerszkenneres mérés kiértékelése. Zöld: a megadott tolerancián belüli területek. Piros: kimagasló területek. Kék: bemélyedő területek.

Azonban talán ennél is fontosabb azoknak az indirekt jeleknek a jelenléte az ábrán, amelyek a megrendelőnek azonnal feltűntek: jól látszik a tolerancián kívüli területek csíkszerű elnyúlása az aszfaltozó gép haladási irányával párhuzamosan. Pontosan ott jelentkeznek ezek, ahol egy-egy aszfaltsáv nyomvonalszélei találkoznak. Az is szembetűnő, hogy ahol az aszfaltterítőgép (finiser) belép a dinamikus platformra és ahonnan kilép, ott jellegzetesen kidomborodó felületek találhatók. Mindezek összefüggésben állnak az aszfalt terítéskori hőmérsékletével: egy már leterített aszfaltsáv kihűlési fázisban van, amikor a csatlakozó sáv még magas hőmérsékleten leterítésre kerül. Minél nagyobb a csatlakozó felületek közti hőmérsékletkülönbség, annál nehezebben tudja a henger egyenletesre simítani a csatlakozást. A kimutatott hasznos információk alapján a megrendelő képes optimalizálni munkafolyamatait, redukálni időszükségletét és költségeit a minőségi munka leghatékonyabb elérése érdekében.

FINISHER 3D HUN (13)7.kép: A finiser előkészítése a munkára. Aszfaltsávok csatlakozási felülete.

Videónkat megtekintheted itt:

Összefoglalóul néhány tény a mérésről:

  • felmért hasznos terület nagysága: 70650 m2, (> 7 hektár)
  • terepi időszükséglet: 1 munkanap
  • mérési koordináta-rendszer: projekt koordináta-rendszer EOV-be illesztve
  • mérőeszköz: Leica ScanStation P40 lézerszkenner
  • kiegészítő mérőeszközök: mérőállomás és szintező az EOV rendszerbe illesztéshez
  • álláspontonkénti hasznos mérési terület: 40 méter sugarú kör a szkenner körül
  • álláspontok száma: 48 db (szabályos raszterben, előzetes tervezés és kijelölés alapján)
  • álláspontok összekapcsolása: terepi mérés során sokszögeléssel:
    • kényszerközpontos mérés
    • 5”-os fekete/fehér forgatható jeltárcsák használata
    • elért regisztrációs pontosság 1.8 mm
  • lézerszkenner fedélzeti beállításai:
    • képalkotás: nincs (szükségtelen volt a geometriai kiértékelés szempontjából)
    • szken felbontás:
      • horizontális: 6 mm @10m
      • vertikális: 0.8 mm @10m
    • látószög: 360°x 55°(csak a horizont síkja alatt)
    • érzékenységi mód: normál
  • egyetlen álláspontról való mérés időszükséglete: 6 perc + átállás
  • felmért pontok összesen: 3.45 milliárd pont
  • adatfeldolgozás és kiértékelés időszükséglete: 1 munkanap
  • felhasznált szoftverek: Leica Cyclone (REGISTER, MODEL) és 3D Reshaper
  • kihívást okozó tényezők:
    • éles beesési szög (magasító állvánnyal növelhető a hasznos mérési terület egy álláspontról, azonban időveszteséget jelent az átállásnál)
    • friss, nagyon sötét aszfaltfelület (az érzékenységi mód növelésével kiterjeszthető az álláspontonkénti hasznos mérési terület, de csak megnövelt mérési időszükséglet mellett)
  • eredmények:
    • a felületi egyenletességet leíró georeferált 3D modell
    • optimalizált építőipari munkafolyamatok

Amennyiben többet szeretnél megtudni a 3D pontfelhőtechnológiában rejlő lehetőségekről, keress fel minket irodánkban és kövesd továbbra is blogunkat!

Üdvözlettel
a Leica Geosystems
magyarországi csapata

 

Hasznosnak találod az oldalt? Oszd meg a tudásodat másokkal: ez az egyik módja annak, hogy halhatatlan légy. (Tendzin Gjaco)

%d blogger ezt szereti: