Тривимірне лазерне сканування

29.08.2020

Тривимірне лазерне сканування

Існують різні типи лазерних сканерів і всі вони влаштовані однаково. Лазерний сканер технічно складний прилад, але управління процессом зйомки влаштовано просто для оператора. Сканер генерує постійний або високочастотний імпульсний лазерний промінь, при цьому сам прилад автоматично обертається навколо своєї осі, одночасно дзеркало яке обертається або коливається позиціонує промінь у вертикальній площині, в результаті промінь охоплює весь простір навколо сканера. Коли промінь потрапляє на об’єкт, частина його енергії повертається назад в сканер і прилад фіксує його. Час приходу сигналу використовується для розрахунку відстані від сканера до об’єкта. Однак в лазерному сканері є не тільки лазерний далекомір, для кожної виміряної відстані фіксується ще й інша вимірювальна інформація – горизонтальний кут обертання сканера і вертикальний кут обертання дзеркала. Сканер автоматично комбінує всю вимірювальну інформацію і обчислює x; y; z координату для кожної виміряної точки, таким чином отриманий скан це набір x; y; z вимірювань. Це детальне тривимірне уявлення навколишнього простору, зазвичай звана хмарою точок, складається з мільярда точок, для того щоб додати в скан реальні кольори точок, можна зробити панорамні знімки вбудованими в сканер камерами. Використовуючи вбудовані камери, можна автоматично поєднати дані фотозйомки з даними сканування.

Лазерне сканування – це метод високоточного оцифровування конструкцій, деталей, механізмів, картографування місцевості або її оцифровування, проте на відміну від технологій, які дозволяють вести послідовно зйомку окремих точок, лазерне сканування дозволяє швидко отримувати детальні вимірювальні дані про весь об’єкт в цілому. Ніби камера робить панорамну фотографію на 360 °, але при цьому отримує точні тривимірні координати кожного пікселя. Це є однією з головних переваг отримання якісної виконавчої зйомки або вимірювальної інформації про поточний стан об’єкта.

Такого повного уявлення про об’єкт не може дати жоден інший метод. При цьому ми працюємо не просто із зображенням, а саме з моделлю, яка зберігає повну геометричну відповідність форм і розмірів реального об’єкта. Такий стан справ забезпечує можливість проведення вимірювань реальних відстаней між будь-якими точками або елементами моделі.

Зйомка настільки повна і детальна, що ви завжди, коли звертаєтесь до масивів даних, немов би повертаєтесь в поле, щоб знайти будь-які дані або доповнити проект. Крім цього, ви виконуєте зйомку швидше. Контроль набагато більш повний. Дані сканування є вимірювальною інформацією і ви можете їх використовувати в програмах для різного типу завдань. Наприклад, можете по віртуальним даним проаналізувати реальний стан конструкції відносно проектного, виконати градуювання резервуарів і т. д.

Технологія лазерного сканування працює наступним чином:

Перше – це польовий етап: сканер робить зйомку об’єктів.

Друге – це камеральна обробка, де польові дані перетворюються в ті результати, які вам потрібні. В поле ви просто ставите сканер в оптимальне для зйомки об’єкта положення, натискаєте кнопку і чекаєте поки сканер зробить свою роботу. На польовому етапі, якщо це необхідно можна отримати панорамні знімки об’єкта і зробити дані ще більш реалістичними.
Для отримання зйомки всього об’єкта, виконується сканування з різних точок і виходить кілька сканів, які потім зшиваються і прив’язуються до системи координат під час сканування або пізніше. Дані сканування можуть бути точно прив’язані до потрібної системи координат, як при стандартній топографічній зйомці. Програмне забезпечення для обробки даних дозволяє користувачам створювати нескінченну кількість кінцевих проектів, починаючи від найпростіших результатів таких як, двомірні плани і висотні позначки, зрозумілі і зручні панорамні зображення з можливістю отримання вимірювальної інформації для кожного пікселя, габаритні розміри, вимірювання між точками, точками і поверхнею, вищих і нижчих позначок вузлових точок, перетинів і профілів, вимір об’ємів. Крім того, технологія сканування дозволяє отримати додаткові результати, наприклад детальні топографічні плани, триангуляційні сплайнові поверхні, посилання на інформаційні активи, повністю текстуровані моделі, оглядові види, інтелектуальні 3D моделі промислових об’єктів, а також BIM – інформаційні моделі будівель. Все залежить від програмного забезпечення.

Області застосування тривимірного лазерного сканування

Будівництво та експлуатація інженерних споруд:

  • контроль за відповідністю геометричних параметрів новозбудованих об’єктів і проектної документації на ці об’єкти;
  • коригування проекту в процесі будівництва;
  • виконавча зйомка в процесі будівництва і після його закінчення;
  • оптимальне планування і контроль переміщення і установки споруд і устаткування;
  • моніторинг зміни геометричних параметрів експлуатованих споруд і промислових установок;
  • оновлення генплану і відтворення втраченої будівельної документації діючого об’єкта.

Гірська промисловість:

  • визначення об’ємів вироблень і складів сипучих матеріалів;
  • створення цифрових моделей відкритих кар’єрів і підземних вироблень з метою їх моніторингу (дані про інтенсивність відбитого сигналу і реального кольору дозволяють створювати геологічні моделі);
  • маркшейдерський супровід бурових і вибухових робіт.

Нафтогазова промисловість:

  • створення цифрових моделей промислових і складних технологічних об’єктів і обладнання з метою їх реконструкції і моніторингу;
  • калібрування нафтоналивних наземних резервуарів і танків наливних суден.

Архітектура:

  • створення архітектурних креслень фасадів будівель;
  • реставрація, ремонт, оздоблення, переоснащення внутрішніх приміщень або окремих елементів декору.

Інші області:

  • розробка заходів щодо запобігання і ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій;
  • виконання топографічної зйомки територій, що мають високий ступінь забудови;
  • суднобудування;
  • моделювання різного виду;
  • створення двовимірних і тривимірних геоінформаційних систем управління підприємством.