Трехмерное лазерное сканирование

29.08.2020

Трехмерное лазерное сканирование

Существуют различные типы лазерных сканеров, но все они устроены одинаково. Лазерный сканер технически сложный прибор, но управление процессом съемки устроено просто для оператора. Сканер генерирует постоянный либо высокочастотный импульсный лазерный луч, при этом сам прибор автоматически вращается вокруг своей оси, одновременно вращающееся или колеблющееся зеркало позиционирует луч в вертикальной плоскости в результате луч охватывает все пространство вокруг сканера. Когда луч попадает на объект, часть его энергии возвращается обратно в сканер и прибор фиксирует его. Время прихода сигнала используется для расчёта расстояния от сканера до объекта. Однако в лазерном сканере есть не только лазерный дальномер, для каждого измеренного расстояния фиксируется ещё и другая измерительная информация — горизонтальный угол вращения сканера и вертикальный угол вращения зеркала. Сканер автоматически комбинирует всю измерительную информацию и вычисляет x;y;z координату для каждой измеренной точки, таким образом полученный скан это набор x;y;z измерений. Это детальное трёхмерное представление окружающего пространства, обычно называемое облаком точек состоящее из миллиарда точек, для того чтобы добавить в скан реальные цвета точек, можно сделать панорамные снимки встроенными в сканер камерами. Используя встроенные камеры, можно автоматически совместить данные фотосъемки с данными сканирования.

Лазерное сканирование это метод высокоточного оцифровывание конструкций, деталей, механизмов, картографирование местности или её оцифровывания, однако в отличие от технологий позволяющих вести последовательно съемку отдельных точек, лазерное сканирования позволяет быстро получать детальные измерительные данные обо всём объекте в целом. Как будто камера делает панорамную фотографию на 360°, но при этом получает точные трёхмерные координаты каждого пикселя. Это является одним из главных преимуществ получения качественной исполнительной съемки или измерительной информации о текущем состоянии объекта.

Такого полного представления об объекте не может дать ни один другой метод. При этом мы работаем не просто с изображением, а именно с моделью, сохраняющей полное геометрическое соответствие форм и размеров реального объекта. Такое положение дел обеспечивает возможность проведения измерений реальных расстояний между любыми точками или элементами модели.

Съемка настолько полная и детальная, что вы всегда, когда обращаетесь к массивам данным, словно бы возвращаетесь в поле, чтобы найти какие-либо данные либо дополнить проект. Помимо этого, вы выполняете съемку быстрее. Контроль гораздо более полный. Данные сканирования являются измерительной информацией, и вы можете их использовать в программах для различного типа задач. Например, можете по виртуальным данным проанализировать реальное положение конструкции относительно проектного, выполнить градуировку резервуаров и т. д.

Технология лазерного сканирования работает следующим образом:

Первое- это полевой этап: сканер производит съемку объектов.

Второе это камеральная обработка, где полевые данные преобразуются в те результаты, которые вам нужны. В поле вы просто ставите сканер в оптимальное, для съемки объекта положение, нажимаете кнопку и ждёте пока сканер сделает свою работу. На полевом этапе, если это необходимо можно получить панорамные снимки объекта и сделать данные ещё более реалистичными. Для получения съемки всего объекта, выполняется сканирование с разных точек и получается несколько сканов которые потом сшиваются и привязываются к системе координат во время сканирования или позже. Данные сканирования могут быть точно привязаны к нужной системе координат, как при стандартной топографической съемке. Программное обеспечение для обработки данных позволяет пользователям создавать бесконечное количество конечных проектов, начиная от самых простых результатов таких как двухмерные планы и высотные отметки, понятные и удобные панорамные изображения с возможностью получения измерительной информации для каждого пикселя, габаритные размеры, измерения между точками, точками и поверхностью, высших и низших отметок  узловых точек, сечений и профилей, измерение объемов. Кроме того, технология сканирования позволяет получить дополнительные результаты, например детальные топографические планы, триангуляционные сплайновые поверхности, ссылки на информационные активы, полностью текстурированные модели, обзорные виды, интеллектуальные 3D модели промышленных объектов, а также BIM – информационные модели зданий. Все зависит от программного обеспечения.

Области применения трёхмерного лазерного сканирования

Строительство и эксплуатация инженерных сооружений:

  • контроль за соответствием геометрических параметров вновь построенных объектов и проектной документации на эти объекты;
  • корректировка проекта в процессе строительства;
  • исполнительная съёмка в процессе строительства и после его окончания;
  • оптимальное планирование и контроль перемещения и установки сооружений и оборудования;
  • мониторинг изменения геометрических параметров эксплуатируемых сооружений и промышленных установок;
  • обновление генплана и воссоздание утраченной строительной документации действующего объекта.

Горная промышленность:

  • определение объёмов выработок и складов сыпучих материалов;
  • создание цифровых моделей открытых карьеров и подземных выработок с целью их мониторинга (данные об интенсивности отражённого сигнала и реальном цвете позволяют создавать геологические модели);
  • маркшейдерское сопровождение буровых и взрывных работ.

Нефтегазовая промышленность:

  • создание цифровых моделей промышленных и сложных технологических объектов и оборудования с целью их реконструкции и мониторинга;
  • калибровка нефтеналивных наземных резервуаров и танков наливных судов;

Архитектура:

  • создание архитектурных чертежей фасадов зданий;
  • реставрация, ремонт, отделка, переоснащение внутренних помещений или отдельных элементов декора.

Другие области:

  • разработка мероприятий по предотвращению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций;
  • выполнение топографической съёмки территорий, имеющих высокую степень застройки;
  • судостроение;
  • моделирование различного вида;
  • создание двумерных и трёхмерных геоинформационных систем управления предприятием.