Лазерное сканирование прочих объектов

 

/>

Принципы работы, виды и особенности лазерного сканирования

 

Лазерное сканирование представляет собой высокоточную методику, используемую для создания максимально точных 3D моделей любых физических объектов. Она находит применение в разных сферах, связанных со строительством, реставрацией, ремонтом и текущим обслуживанием объектов.

 

Лазерные сканеры работают на основе принципа измерения расстояний посредством лазерного излучения. Процесс сканирования проходит несколько стадий:

1. Испускание лазерного луча: сканер генерирует импульс, направляемый на объект. Лазерные сканеры могут использовать как непрерывные, так и импульсные лазеры.

2. Отражение: лазерный луч, попав на поверхность, отражается обратно.

3. Измерение времени: с помощью сканера фиксируется временной интервал, который необходим для возвращения луча, потому с помощью величины скорости света возможно вычислить расстояние до объекта.

4. Создание облака точек: получая данные о расстоянии и углах, сканер формирует облако точек — трехмерную модель, где каждая точка представляет собой координаты в 3 плоскостях.

5. Последующая обработка данных: результаты обрабатывают с помощью компьютерных программ для создания 3D моделей, анализа и визуализации.



Существуют различные виды лазерных сканеров, каждый из которых имеет свои нюансы:

• Стационарные сканеры — эти сканеры устанавливаются на фиксированной позиции и сканируют окружающее пространство, вращаясь вокруг своей оси. Стационарные модели находят свое применение для создания детальных моделей зданий, особенностей ландшафтов и крупных строений.
• Мобильные лазерные сканеры – такие сканеры устанавливаются на транспортные средства (например, автомобили, дронов) и сканируют объекты во время движения. Мобильные модели применяются для картографирования больших территорий, таких как дороги, мосты и городские инфраструктуры.
• Ручные лазерные сканеры — эти модели более легкие и компактные, их можно держать в руках и использовать для измерения некрупных объектов или труднодостижимых мест. Ручные модели идеальны для работы в музеях, на археологических раскопках или для создания моделей мелких изделий.

 

Лазерное сканирование объектов обладает рядом преимуществ, которые делают его более эффективным и предпочтительным по сравнению с другими методами сбора данных и создания моделей. Основными плюсами метода можно считать:

1. Непревзойденную точность. Лазеры могут гарантировать точность измерений до миллиметра, что делает их идеальными для ситуаций, требующих высокой детализации. Это крайне значимо в архитектуре, инженерии и охране культурного наследия, где даже небольшие отклонения могут иметь серьезные последствия.

2. Быстроту. Лазерное сканирование делает возможным оперирование большими объемами данных, что значительно ускоряет процесс моделирования по сравнению с традиционными методами измерений.

3. Отсутствие физического вмешательства. Лазерное сканирование является неинвазивным методом, что позволяет получать данные без физического контакта с объектом, что критично важно для хрупких или исторически значимых объектов, где риск повреждения минимален.

4. Трехмерную визуализацию. Данный метод создает облака точек, преобразуемых в детализированные 3D модели, что позволяет лучше визуализировать объекты и пространства, а также проводить подробный анализ.

5. Устойчивость к условиям окружающей среды. Лазерные сканеры способны работать в различных условиях, включая низкую освещенность и сложные геометрические формы. Это делает их универсальными инструментами для работы в различных средах, включая открытые пространства и закрытые помещения.

6. Возможность совместного использования с другими технологиями. Данные, полученные с помощью лазерного сканирования, интегрируются с другими методиками для создания максимально информативных баз данных.

7. Минимизацию влияния человеческого фактора. Лазерное сканирование снижает вероятность ошибок, связанных с человеческим фактором, поскольку автоматизация процесса сбора данных уменьшает необходимость в ручных измерениях и интерпретациях.

8. Долговечность данных. Облака точек, созданные с помощью лазерного сканирования, возможно сохранить и использовать в будущем для повторного анализа или обновления моделей, что делает этот метод более экономически эффективным в долгосрочной перспективе.

 

В целом, лазерное сканирование имеет целый ряд плюсов, которые делают его более эффективным и предпочтительным по сравнению с традиционными методами в современных исследованиях, проектировании и строительстве.

 

Сравнение лазерного сканирования с другими видами измерений

 

До появления лазерных сканеров измерения объектов проводились с помощью традиционных методов, многие из которых использовались веками. Эти методы были менее точными и требовали значительных временных и трудовых затрат, однако они позволяли получать необходимую информацию для проектирования, строительства и эксплуатации различных физических объектов:

1. Геодезическая съемка. Одним из основных методов измерения объектов была геодезическая съемка. Данный метод включает использование различных инструментов, таких как теодолиты, нивелиры и тахеометры, для определения координат точек на поверхности земли. Геодезисты устанавливали приборы на известных точках и проводили измерения углов и расстояний до интересующих объектов. Затем эти данные обрабатывались вручную посредством калькуляторов для построения карт и планов.

2. Фотограмметрия. Фотограмметрия — это методика получения информации о физических объектах путем анализирования фотографий. Фото делались из разных положений, после чего они детально рассматривались для определения формы и размеров объектов. Такой способ был особенно полезен для измерения крупных объектов, таких как здания, мосты и дороги, однако он требовал значительного времени на обработку данных и не всегда обеспечивал допустимую точность.

3. Ручные измерения. Для малых объектов часто использовались ручные инструменты, такие как линейки, рулетка и штангенциркули. Эти инструменты позволяли точно измерять длину, ширину и высоту объектов, но требовали непосредственного контакта с объектом, что могло быть затруднительно или опасно в случае больших и сложных конструкций.

4. Аэрографическая съемка. Аэрографические снимки использовались для отрисовки топографических карт и планов. Снимки делали с самолета или вертолета, после чего они обрабатывались для получения информации о рельефе и расположении объектов. Такой метод не всегда давал достаточно точные данные для инженерных расчетов.

5. Радиолокационные методы. Радиолокационные методы использовались для измерения расстояний и высот объектов. Радиосигналы посылались к объекту, и по времени возврата отраженного сигнала определялось расстояние. Этот метод был особенно полезен для измерения высоты зданий и сооружений, но не предоставлял достаточной информации о форме и структуре объектов.

6. Ультразвуковые методы. Ультразвуковая эхолокация использовалась для измерения глубины водоемов и подводных объектов. Ультразвуковые волны посылались в воду, и по времени возвращения отраженной волны определялась глубина. Этот метод также использовался для обнаружения дефектов в материалах и конструкциях.

 

Измерение объектов до изобретения и внедрения лазерных сканеров было сложным и трудоемким процессом. Традиционные методики, такие как геодезическая съемка, фотограмметрия и ручные измерения, позволяли получать необходимую информацию, но они были медленными и не всегда обеспечивали высокую точность. Внедрение лазерных сканеров существенно упростило и ускорило процесс измерения объектов, сделав его более точным и эффективным.



Возможности лазерного сканирования

 

Современное сканирование с помощью лазерных установок возможно приложить к широкому спектру объектов и структур. К категориям объектов, которые можно подвергнуть лазерному сканированию, можно отнести:

1. Архитектурные объекты:

• Здания и сооружения: метод применим для создания точных 3D моделей, что незаменимо в проектировании, реставрации и оценке состояния зданий
• Исторические памятники: лазерное сканирование позволяет документировать и сохранять все нюансы исторических объектов без риска их повреждения

2. Инженерные конструкции:

• Мосты, дороги и туннели: метод помогает в мониторинге состояния инфраструктуры, выявлении дефектов и планировании ремонтов
• Промышленные объекты: метод используется для создания моделей производственных площадок, что облегчает планирование и оптимизацию процессов

3. Географические и природные объекты:

• Ландшафты и рельеф: лазерное сканирование применяется для отрисовки карт местности, что полезно в геологии, экологии и градостроительстве
• Горные и водные объекты: сканирование используется для мониторинга изменений в природной среде, таких как эрозия или изменение уровня воды

4. Культурное наследие:

• Археологические объекты: метод позволяет документировать результаты раскопок и поисков, создавая точные 3D модели для дальнейшего анализа и сохранения
• Музейные экспонаты: сканирование используется для создания цифровых копий артефактов, что помогает сохранить их для будущих поколений и облегчить доступ к ним

5. Продукты и детали:

• Механические детали и изделия: лазерное сканирование применяется для создания точных моделей деталей, что может быть полезным в производстве и контроле качества
• Дизайнерские изделия: метод может быть полезным для создания 3D моделей, используемых в производстве или для визуализации

6. Строительные площадки:

• Контроль строительных работ: метод позволяет отслеживать прогресс строительства, вовремя замечать отклонения от проектов и планов, обеспечивать соответствие стандартам

Цели лазерного сканирования зависят от типа объекта, его назначения и функции:

• Создание точных 3D моделей важно для проектирования и анализа объектов
• Документация состояния объектов необходима для мониторинга изменений и оценки состояния
• Реставрация в первую очередь важна для сохранения исторических и культурных объектов
• Оптимизация процессов используется с целью улучшения процессов проектирования и производства
• Научные исследования актуальны для анализа природных и антропогенных изменений

 

Лазерное сканирование — это мощный инструмент, который находит применение в самых различных областях, обеспечивая непревзойденную точность и эффективность в работе со всем многообразием объектов.

 

Для консультации или заказа услуги нажмите кнопку «Оставить заявку» или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 649-22-40 или по email info@acropol-geo.ru