Skanowanie laserowe wkracza do świata wyścigów jachtowych

r

Autor: Mary Jo Wagner

Na zachodnim wybrzeżu Finlandii znajduje się historyczne miasto Pietarsaari, gdzie wielowiekowe dziedzictwo morskie i nowoczesność spotykają się w świecie współczesnego jachtingu. Siedziba presiżowego producenta jachtów Nautor Swan w Pietarsaari stała się główną lokalizacją dla pilotażowego projektu, w którym eksperci klasyfikacji jachtów z Offshore Racing Congress (ORC) precyzyjnie zmierzylii, wymodelowali i ocenil jacht regatowy ClubSwan używając technologii skanowania laserowego3DLeicaGeosystems. W nowatorskim podejściu, które dostarcza więcej danych szybciej niż kiedykolwiek wcześniej, skanowanie zapewnia równość wyścigów dzięki dokładności, wykorzystując innowacje do promowania uczciwej konkurencji w tym historycznym sporcie. 

Nautor Swan w malowniczej miejscowości Pietarsaari w Finlandii 

Historyczna kultura morska styka się z budową nowoczesnych łodzi  

Żeglarstwo jest od dawna integralną częścią fińskiej kultury. Cuda takie jak archipelag Turkuna południowo-zachodnim wybrzeżu wymagają żeglarskiegodoświadczenia aby bezpiecznie nawigować, alenagradzają żeglarzy krajobrazem tysięcy wysp. Zgodnie ztą tradycją morskiej eksploracji i przyjemności, fińska firmaNautor Swan, założona w 1966, stała sięliderem w budowaniu niezawodnych, eleganckich i wydajnych łodzi żaglowych, które od tego czasu stały się znane na całym świecie.. 

Pierwszy jacht Nautor Swan, Swan 36, wprowadził kilka innowacji konstrukcyjnych i materiałowych, takich jak kadłub z włókna szklanego. Od tego czasu, połączenie fińskiej tradycji budowy łodzi z najnowocześniejszymi rozwiązaniami pozostaje kluczową cechą. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku ich floty jachtów regatowych, serii ClubSwan, w tym niedawno zbudowanego ClubSwan 43 – regatowo-sportowego crossovera. 

Nautor Swan jest znanym na całym świecie liderem w produkcji wysokowydajnych łodzi żaglowych. ClubSwan 43 to skrzyżowanie jachtu wyścigowo-sportowego.

Potrzeba mierzenia jachtów regatowych 

Wyścigi jachtów, organizowanena bezkresnym oceanie i w obliczu nieokiełznanych żywiołów na przestrzeni setek mil morskich, wymagają starannego planowania, umiejętności i odwagi. Jednak, bez względu na to, jak wykwalifikowany jest żeglarz, podczas rywalizacji jachtów o różnych rozmiarach i konstrukcjach, koniecznejestzaprowadzenie uczciwej konkurencji między różnymi flotami. 

Osiąga się to dzięki systemowi, który ocenia jachty regatowe na podstawie rozmiaru, wagi, powierzchni żagla, kształtu kadłuba i innych. System oblicza również potencjalną prędkość jachtu w zmiennych warunkach, aby zapewnić poprawki czasowe używane do korygowania czasów ukończenia wyścigu. Oceny te pozwalają jachtom o różnych konstrukcjach i rozmiarach na równą rywalizację, dzięki czemu wygrywa jacht o najlepszych osiągnięciach. 

Offshore Racing Congress (ORC) to międzynarodowa instytucja zapewniająca oficjalne oceny w żeglarstwie wyczynowym. Główną misją ORC, z siedzibą w Londynie w Anglii wraz z krajowymi biurami ratingowymi w 46 krajach, jest zapewnienie każdemu statkowi "równych szans na wygraną.” W tym celu, organizacja opracowała i utrzymuje największy na świecie system handicappingu i klasyfikacji jachtów oparty na pomiarach. 

Poprzez naukowe i bezstronne tworzenie sprawiedliwych ocen, system ORC zapewnia obowiązkowe certyfikaty regatowe i wyrównuje szanse, oferując wszystkim łodziom szansę na zwycięstwo.

Offshore Racing Congress (ORC) zapewnia uczciwą konkurencję między różnymi łodziami dzięki wykorzystaniu certyfikatów wyścigowych. Dokładność pomiaru jest niezbędna. 

Systemy oceniania i tradycyjne metody pomiaru

Systemy oceniania ORC opierają się na Międzynarodowym Systemie Pomiarowym (IMS) i Programie Przewidywania Prędkości ORC (VPP). IMS to platforma pomiarowa służąca do gromadzenia danych dotyczących kadłuba łodzi’ osprzętu, śruby napędowej, stateczności, takielunku, żagli i pomieszczeń mieszkalnych. Nastepniealgorytm oprogramowania VPP wykorzystuje kompletny zestaw pomiarów łodzi w celu obliczenia teoretycznych prędkości w różnych warunkach wiatrowych, w tym ośmiu różnych prędkości wiatru od 6 do 24 węzłów.

Dzięki tej analizie ORC może wydawać certyfikaty w oparciu o określone różnice w osiągach między łodziami, w zależności od warunków wiatrowych i geometrii kursu. Jest to szczególnie istotne w przypadku regat, w których rywalizują łodzie o różnych rozmiarach.

„Znajomość kształtu i geometrii kadłuba jest jednym z najważniejszych czynników pozwalających przewidzieć osiągi łodzi” mówi Alberto Pindozzi, pracownik techniczny i manager ds. super jachtów w ORC. „Dlatego ważne jest, aby dokładnie zmierzyć te elementy i upewnić się, że każda łódź jest odpowiednio przystosowana do wyścigów.”

Tradycyjnie, pozyskiwanie pomiarów potrzebnych do tych analiz było czasochłonne, łącząc pomiary ręczne i tachimetryczne w celu uzyskania kształtu łodzi w 3D. Chociaż tachimetry pozwalają pomiarowcom ORC uchwycić kształty kadłuba i osprzętu za pomocą przekrojów poprzecznych, metoda ta wymaga więcej czasu w terenie i nie dostosowuje się do nachylenia wzdłużnego lub trymu pozycji spoczynkowej łodzi na kołysce.

Skanowanie laserowe otworzyło jednak nowy horyzont dla tego procesu pomiarowego:

“Skanowanie laserowe pozwoliłoby nam pozyskać każdą potrzebną cechę w znacznie krótszym czasie niż w przypadku konwencjonalnych metod, bez poświęcania jakości i dokładności danych,” wyjaśnia Pindozzi.

Tradycyjne metody pomiarowe są pracochłonne i czasochłonne. Skanowanie laserowe 3D zapewnia precyzyjne wyniki w ułamku czasu.

Testowanie możliwości skanowania laserowego

Organizajca ORC wierzy, że skanowanie laserowe zapewni szybkie i wiarygodne wyniki, które usprawnią istniejące procesy. Będąc już zapalonym użytkownikiem technologii Leica Geosystems, ORC wykorzystała naziemny skaner laserowy Leica RTC360 do przetestowania możliwościdokładnego skanowania, modelowania i pomiaru jachtu ClubSwan 43.

Wczesnym latem 2024 roku, Pindozzi i pracownik techniczny ORC Matteo Zuppini udali się do stoczni Nautor Swan w Pietarsaari aby zeskanować ClubSwan 43 - pierwszy w swoim rodzaju jacht, który łączy praktyczność, komfort i osiągi zarówno podczas rejsów, jak i wyścigów w klasie jednoprojektowej.

Na początek, Pindozzi zidentyfikował i oznaczył cztery punkty wolnej burty wzdłuż łodzi za pomocą tarcz, które wskazują pionową odległość między linią wodną a głównym pokładem. Niezwykle ważny dla dokładnego skanowannia, pomiar tych punktów umożliwiaPindozzi i Zuppini obliczenie wyporności oraz powierzchni zwilżonej wzdłuż kadłuba oraz wszystkich danych hydrostatycznych. 

Po umieszczeniu tarcz na wolnej burcie zeskanowali kadłub jachtu za pomocą RTC360 i tabletu z Leica Cyclone FIELD 360 - oprogramowaniem na urządzenie mobilne, które umożliwia użytkownikom automatyczne pozyskiwanie, rejestrowanie i analizowanie zarówno skanów, jak i obrazów bezpośrednio w terenie. 

Używając Cyclone FIELD 360, z łatwością sterowali skanerem RTC360, gdy przemieszczali go wokół łodzi i monitorowali oraz wizualizowali pozyskiwane dane w czasie rzeczywistym. Obejmowało to dopasowanie, rejestrację i weryfikację, że tarcze, kadłub i osprzęt zostały dokładnie zeskanowane. 

Podczas pozyskiwania danych, utworzyli oni również powiązania chmura-chmura między różnymi skanami zawierającymi wspólne punkty, co pozwoliło im natychmiast zająć się potencjalnymi lukami w danych i sprawiło, że nie będą musieli wracać w teren. Na tylko 17 stanowiskach uchwycono cały kształt łodzi, punkty wolnej burty, i dno łodzi z rozdzielczością skanowania 3mm @ 10m.

„W przypadku tachimetrów potrzebowaliśmy co najmniej sześciu godzin w terenie, aby prawidłowo określić kształt łodzi”, mówi Pindozzi. „Dzięki technologii skanowania laserowego precyzyjnie pomierzyliśmy ClubSwan 43 w o połowę krótszym czasie. 

“Jest również bardziej elastyczne,” Pindozzi kontynuuje, “ponieważ jeśli łódź spoczywa na kołysce poza środkiem lub z innym nachyleniem wzdłużnym w porównaniu do jej rzeczywistej pozycji podczas pływania na wodzie, możemy później dostosować trym. Ta szybkość i elastyczność znacznie usprawnia proces pomiarowy.”

.

Korzystanie z aplikacji Leica Cyclone FIELD 360 pozwala ORC łatwo skanować, rejestrować i dopasowywać skany oraz obrazy bezpośrednio w terenie, oszczędzając czas w biurze.

Dalsza praca

Po udanej sesji skanowania wrócili do biura z chmurą punktów do czyszczenia i dalszego opracowania. Po imporcie danych do Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS, potężnego i intuicyjnego oprogramowania do post-processingu, użyli prostej metody „przeciągnij i upuść”, aby wykonać ostateczną rejestrację i oczyścić chmurę punktów. 

Po wyizolowaniu interesujących powierzchni i usunięciu szumów, dokładny model cyfrowy 3D, był gotowy do publikcji lub eksportu. Ostateczny model 3D był dokładną cyfrową repliką ClubSwan43, zawierającą jego kadłub, takielunek, żagle i śrubę napędową–– krytyczne elementy mierzone w celu otrzymania certyfikatu.

Zespół eksportował jeden plik zawierający współrzędne x, y, z czterech tarcz. Eksportowali również cały model 3D do oprogramowania ORC, w którym mogli przygotować plik offsetowy do obliczenia oceny do wystawienia certyfikatu.

W oparciu o dokładne pomiary łodzi, wykorzystali swoje specjalistyczne oprogramowanie do obliczenia masy ClubSwan 43, objętości poniżej linii wodnej, trymu oraz hydrodynamicznych sił nośnych i oporu, którewpłyną na osiągnięcia łodzi. Zmierzyli również wysokość czterech punktów względem linii wody, aby obliczyć wyporność łodzi. Wszystkie dane dotyczące łodzi zostały następnie dodane i zapisane w bazie danych.

Teraz, gdy nowy ClubSwan 43 zostanie zwodowany, jego plik offsetowy zostanie dostarczony wraz z nim, usprawniając proces dla właścicieli, którzy chcą uzyskać certyfikat ratingowy.

Intuicyjne funkcje przeciągania i upuszczania aplikacji Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS umożliwiają zespołowi łatwe czyszczenie chmury punktów i ostateczną rejestrację.

Łodzie pomierzone nową metodą wypływają w morze

Projekt udowodnił możliwości oraz dowiódł wszechstronności technologii skanowania Leica Geosystems i zatwierdził nowe podejście pomiarowe, ustawiając tę technikę na kursie, aby stała się standardową metodą pomiaru jachtów ORC.

“Połączenie RTC360 z oprogramowaniem terenowym i biurowym do skanowania kadłubów ORC znacznie zwiększyło dokładność, jednocześnie czyniąc proces bardziej intuicyjnym i mniej ograniczonym”, mówi Zuppini. 

„Uzyskujemy doskonały produkt w znacznie krótszym czasie, co zwiększa dokładność plików używanych do przygotowywania i dostarczania certyfikatów na całym świecie. Przewidujemy, że RTC360 stanie się w przyszłości standardowym narzędziem do pomiaru łodzi.”