Краткое пояснение технологий и терминов лазерного сканирования

ava
Владимир Семыкин


«Акрополь-Гео»

Cъемка лазерным сканером – это десятки, сотни миллионов измерений в день. Для получения подобного объема информации с помощью тахеометра, понадобятся десятки лет. Так как же это происходит?

С начала XXI века, для выполнения детальной съёмки элементов промышленных и гражданских объектов, наряду с традиционными геодезическими методами вполне успешно используются современные трёхмерные технологии лазерного сканирования.

Сканирование промышленного объекта

Лазерное сканирование позволяет получить точную и детальную компьютерную копию реального объекта заказчика в его истинных размерах. Это самая передовая технология создания цифровых трехмерных моделей объектов.

Принцип работы лазерного сканера основан на дискретном измерении расстояний от фазового центра прибора до поверхности объекта сканирования. Для измерений используется высокоточный лазерный безотражательный дальномер, вращаемый посредством сервопривода в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В результате синхронного фиксирования углового положения дальномера в 3D пространстве с измеренной в этот момент дальностью получаем единичное измерение пространственные координаты одной точки с поверхности объекта.

Упорядоченная последовательность таких точек, выполненных с одного места установки сканера, составляет один скан. Все его точки находятся в единой системе координат. В зависимости от задаваемой плотности, в одном скане может быть от нескольких тысяч до сотен миллионов точек.

Развертка скана

Как правило, для обеспечения достаточной полноты съёмки объекта выполняется несколько сканов с разных мест установки сканера. Затем, используя точные геодезические методы, разрозненные сканы объединяются в общее координатное пространство. Этот процесс называется сшивка или регистрация сканов. В результате сшивки нескольких сканов, выполненных на объекте, получается единый массив измерений – облако точек объекта сканирования. Таким образом, облако точек – это первичная цифровая 3D модель объекта. Она ещё называется растровой или точечной.

Сшивка сканов

Благодаря высокой скорости работы современных лазерных сканеров (порядка одного миллиона измерений в секунду), результирующая точечная 3D модель объекта может состоять из миллиардов единичных измерений (точек). Не каждый современный компьютер способен адекватно справляться с обработкой таких объёмов цифровой информации. Эта проблема решается геометрическим моделированием полезных элементов объекта.

3D моделирование – это процесс идентификации отдельных элементов объекта в облаке точек и вписывание векторных примитивов (полигон, линия, цилиндр и т.п.) в локальные точки облака объекта. В результате моделирования получается векторная 3D модель объекта, которая полностью пригодна для последующей работы в САПР. При моделировании геометрические параметры объекта не изменяются. Поэтому, потребитель 3D модели легко сможет в привычной САПР среде производить измерения, строить разрезы, сечения и выполнять любые последующие проекты на основе полученной достоверной цифровой информации об объекте.

3D модель завода

Владимир Семыкин. 2011 г.