科学家开发自动新型沥青3D打印机为安全道路铺平了道路

时间：2021-03-18 07:52 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网3月18日讯，来自莫纳什大学和长安大学的科学家们建造了一种新颖的沥青3D打印机，该打印机能够自动检测并填充人行道或道路上的裂缝。通过将摄像机安装到定制的FDM 3D打印机上，并为其配备新颖的图像处理算法，该团队创建了具有独立间隙密封功能的机器人。根据研究人员的说法，他们的自动化平台现在可以为地方当局提供更快速的手段来修路，并保护人们免受基础设施陈旧的隐患的侵害。

科学家的3D打印平台能够自动填充混凝土或沥青中的空隙。图片来自国际路面工程杂志。
彻底改变道路养护
        裂缝最常发生在沥青路面或道路网络中，并且通常是由于日常事件（例如交通拥挤，人流量大和天气变化）引起的。尽管这种损害在许多主要城市中仍然很普遍，但有可能导致更长时间的旅行延误，甚至伤害那些不太注意的人。
      资金拮据的政府宁愿使用裂缝密封胶进行人行道和道路维修，而不是更换不健全的基础设施，但手动过程既费力又有潜在危险，使工人面临交通压力。结果，近来对替代品的研究开始了，正在开发各种由AI控制的平台。
         例如，加州大学戴维斯分校的一个团队创建了两种不同的仿生手臂安装系统，但事实证明它们都与某些裂纹类型不兼容。由于环境的变化，其他类似的机器也容易抖动，从而使其不准确并容易泄漏。
         相比之下，近来自动化3D打印技术已经取得了可观的进步，这为正确修改的系统担当了预先编程的建筑工人的可能性提供了可能性。为了检验这一理论，联合研究团队因此构建了独特的3D打印机，无论附近发生什么，该打印机都能够精确地进行沉积。

研究人员的新颖设置（如图）使他们能够修复一组混凝土板标本。图片来自《国际路面工程杂志》。
建立一个摊铺修复机器人
        科学家们围绕Prusa I3 3D打印机构建了他们新颖的平台，该平台具有升级的主板和已安装的Arduino兼容模块。一旦安装了摄像头，该系统就可以通过将捕获的图像通过微控制器发送到路径规划算法来工作，该算法可以独立确定何时需要密封胶。
        使用MATLAB软件，该团队还能够配置单独的图像处理算法，以自动消除背景噪声。实际上，该程序通过分割裂纹图像的像素将裂纹图像转换为二进制形式，仅留下多余的黑色方块和可识别的白色间隙，从而加快了机器的计算速度。
       研究人员将他们快速的新平台投入测试，然后尝试修复一组水泥铺路板实验室标本。在运行过程中，该系统被证明能够用冷的沥青化合物精确填充简单的缝隙，但是处理每个图像却花费了30秒，比一般的建筑工人要长得多。定制机器有时也会过满，如果在最终使用场景中使用，可能会导致事故。结果，科学家们承认，将来可以使用深度学习方法进一步优化其原型算法，以产生一个具有现场现场测试功能的更快，更准确的平台。
加载的沥青3D打印机
     尽管近年来已经开发了几种不同的沥青3D打印机，但没有一种被证明足够有效以保证其最终用途。

早在2015年，Advanced Paving Technologies便启动了kickstarter，为其新型沥青摊铺机提供资金。该设备具有激光雷达3D扫描技术，该技术使其能够比传统的手动方法更快，更便宜，更整洁的方式在填充裂缝之前检测道路上即将出现的裂缝。

最近，利兹大学的研究人员尝试开发停机坪3D打印机器人，该机器人使用UGV捕获的数据来识别坑洞，然后再进行查找和修复。将来，紧凑型平台也可以安装在无人机上，作为在高处固定难以接近的基础设施的一种手段。

同样，伦敦大学学院（UCL）的研究人员也创造了一种定制的沥青3D打印机，该打印机专门设计用于修补坑洼。使用他们的便携式新平台，该团队已经能够精确控制3D打印沥青的参数，并优化整个挤出过程。

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