Обзор лазерного сканирования

Когда речь заходит о таких новых технологиях, как BIM-технологии, то нужно понимать, что основным преимуществом использования является качество создаваемой проектной документации, которое может привести впоследствии к снижению стоимости и сроков строительства зданий и сооружений.

BIM наиболее эффективна в работе со сложными инженерными объектами: лабораториями, заводами, аэропортами, медицинскими центрами.

Недавно, в 2020 году было подписано Постановление об информационном моделировании в строительстве, которое регламентирует процесс строительства и, что самое важное, не привязывает к конкретному ПО.

Лазерное сканирование, как основной вид работ, становится неотъемлемой частью качественного выполнения строительства сооружений.

Суть технологии лазерного сканирования заключается в определении пространственных координат точек объекта. То есть, прибор, при помощи  фазового или импульсного безотражательного дальномера вычисляет расстояния до всех точек объекта и измеряет вертикальные и горизонтальные углы. При этом формируется трёхмерное изображение (с координатами XYZ) в виде облака точек (скана, растрового изображения). Принцип действия схож с работой электронного тахеометра, но в отличие от него, процесс съемки происходит в тысячи и даже миллионы раз быстрее! А это делает наземное лазерное сканирование самым оперативным и высокопроизводительным средством получения точной и полной информации о любом объекте

Управление лазерным сканером осуществляется с помощью портативного компьютера или с помощью панели управления, встроенной в сканер.

Схема расположения мишеней для съемок простого объекта


Схема расположения мишеней для съемок дороги

Еще на стадии полевых работ необходимо предварительно определить зоны взаимного перекрытия сканов (чтобы были видны все детали снимаемого объекта). Для этого до начала съемки в этих зонах размещают специальные мишени. Далее по координатам этих мишеней облака точек совмещают в единую 3D-модель. Возможно совместить облака точек и без мишеней.

Чтобы получить полное 3D-изображение местности необходимо несколько сеансов съемки (с разных позиций). Это дает возможность отснять поверхность с разных точек и зафиксировать любые, даже самые малейшие элементы! Полученные облака точек совмещаются друг с другом в единое пространство в программном модуле. Все данные при этом имеют такие характеристики, как, координаты, интенсивность отражённого сигнала и реальный цвет точки.

В результате собранных данных получаем 3D-модель, с высокой степенью детализации, плоские чертежи и разрезы, профили и сечения, планы, площади и объемы поверхностей, сохраняющие полное геометрическое соответствие форм и размеров реального объекта. Кроме всего прочего, существует возможность обмена графическими данными, что позволяет легко встроить технологию лазерного сканирования в схему уже используемого программного обеспечения.

Обзор наземных лазерных сканеров

На сегодняшний день множество фирм занимается разработкой приборов для трёхмерного лазерного сканирования, ориентированных на различные цели. Но все современные наземные лазерные сканеры имеют ряд общих характеристик:

Одним из мировых лидеров по производству наземных лазерных сканеров является компания Z+F (Zoller + Fröhlich). Приборы марки Z+F производятся в Германии, что не вызывает сомнений в качестве и точности прибора! На сегодняшний день, одним из наиболее популярных приборов этой марки является лазерный сканер IMAGER5010. 

В отличие от своих предшественников, сканер имеет  непревзойденную скорость сканирования, повышенную точность, огромное поле зрения, расширенный диапазон температур, цветной сенсорный экран, малый вес и компактность. К тому же, лазерный сканер имеет безопасный луч, причем не только для промышленного оборудования, но и для глаз человека! Все эти отличия ставят сканер на порядок выше своих «ровесников».

Высокая точность и скорость сканирования (более 1 млн.точек в секунду) позволяет провести измерения на объекте за очень короткое время и при этом достигнута точность лучше, чем 1мм - это особенно актуально в случаях, когда надо избежать накопления ошибки при регистрации данных, полученных с большого количества стоянок сканера.

Широкое поле зрения (3600 по горизонтали и 3200 по вертикали) оставляет вне поле зрения сканера лишь небольшой участок под сканером. К тому же, сканер адаптирован под работу в разных условиях, от температуры от -100, до очень сильной запыленности!

Немаловажное значение имеет и компактность прибора и его полная автономность от компьютера или каких-либо устройств, а сохраняются данные на встроенном в сканер накопителе. Цветной сенсорный экран позволяет легко задать режимы сканирования, просматривать полученные данные и проводить простейшие измерения по полученным облакам точек.

Сканер GLS-2000 является новейшей моделью в линейке наземных лазерных сканеров Topcon. В нем нашли свое применение как хорошо зарекомендовавшие себя ранее, так и совершенно новые технологические решения.

К отличительным особенностям сканера GLS-2000 можно отнести процедуру его установки и ориентирования на точке стояния, наличие двух встроенных фотокамер, возможность выбора типа лазера для выполнения измерений, систему питания сканера, систему хранения данных, большой сенсорный экран, баланс характеристик сканера.

Процедура ориентирования

Сканер GLS-2000. Процедура ориентирования.Процедура установки инструмента на точке и его ориентирования еще больше похожа на работу с традиционным электронным тахеометром. Это значительно упрощает работу с прибором, повышает удобство его использования, облегчает освоение инструмента.  Ориентирование сканера может выполняться как по специальной марке, так и по обычной стеклянной призме, как в случае электронных тахеометров. Марка или призма устанавливается на вехе или штативе на точке ориентирования, сканер выполняет предварительное сканирование заданной оператором небольшой области точки ориентирования, в результате которого происходит точное определение местоположения цели. Для завершения процедуры ориентирования следует ввести в сканер значения высоты инструмента и цели. Более того, сканер сам может измерять свою высоту над точкой стояния с помощью лазерного излучения.

Встроенные фотокамеры

Сканер имеет две встроенные фотокамеры, каждая с разрешением 5МП. Одна из камер имеет широкий угол обзора 170° и используется в качестве панорамной. Она расположена в корпусе сканера рядом с объективом. Вторая камера с углом обзора 8,9° встроена в объектив сканера, она применяется для более точного выбора области сканирования или точки ориентирования. Переключение между камерами осуществляется с помощью одной кнопки, позволяя выбрать оптимальный режим фотоизображения для управления прибором.

Тип лазерного излучения

В сканере используется два источника лазерного излучения, имеющие сертификацию по классу 3R и классу 1М. Лазер класса 1 абсолютно безопасен для зрения человека и может использоваться в тех ситуациях, когда в зоне работы сканера находится много людей. Оператор может выбирать тип лазерного излучения в зависимости от условий измерений на объекте.

Система энергопитания

Сканер работает от 4-х аккумуляторных батарей, расположенных попарно с обеих сторон инструмента. Аккумуляторы имеют возможность «горячей замены» без выключения прибора. В сканере используются аккумуляторы того же типа, что и в электронных тахеометрах Topcon.

Где применяется наземное лазерное сканирование?

• в строительстве и эксплуатации инженерных сооружений;
• в горной промышленности;
• в нефтегазовой промышленности;
• в архитектуре;

• в разработке мероприятий по предотвращению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций;
• в выполнении топографической съёмки территорий, имеющих высокую степень застройки;
• в судостроении;

Лазерное сканирование и расчет объемов грузовых танков корабля

• в моделировании различного вида тренажёров;
• в создании двумерных и трёхмерных геоинформационных систем управления предприятием;
• в фиксации ДТП и мест преступлений.

• оперативное получение исходных данных
• оперативное составление качественной и наглядной проектной документации (камеральной обработки)
• высокоточная и детальная съемка
• повышенная эффективность работ и трудозатрат
• безопасное проведение работ
• проведение работ без отрывания (остановки) от процесса снимаемого объекта
• работа в условиях повышенной запыленности, вибрации, плохой освещенности
• и многое другое!

Исходя из вышесказанного и опыта специалистов нашей компании при использовании данной технологии, можно сделать вывод, что технология наземного лазерного сканирования показала себя не только как высокоэффективная, но и во многих случаях как незаменимая, позволяющая в сжатые сроки произвести оперативную съемку различных объектов без потери точности и полноты собираемых данных. Она может быть применена практически в любой области в силу абсолютной объективности и отсутствия влияния человеческого фактора.

Трудно представить, сколько бы времени понадобилось нам для съемки коммуникаций электронным безотражательным тахеометром например в цехе пульпонасосов с габаритами 60×30×20 метров. Месяцы, а может быть год? С помощью лазерного сканера все «полевые» работы можно выполнить за несколько рабочих дней.

Какой лазерный сканер выбрать?

Гарантия успеха при выполнении работ, требующих применения технологии лазерного сканирования, заключается в правильно подобранном инструменте.

Оптимальный комплект оборудования для решения своего круга задач Вы сможете найти в семействе лазерных сканирующих систем, разработанных компанией Topcon и Z+F.

Где купить лазерный сканер?