Лазерные 3D-сканеры: области применения и обзор моделей

ava
Акрополь-Гео


«Акрополь-Гео»

Роль лазерных сканеров

 

Современная строительная отрасль переживает период активного роста: возводятся крупные промышленные комплексы и жилые массивы, восстанавливаются и реставрируются исторические и культурные памятники. Внедрение передовых строительных технологий способствует выполнению строительных и реставрационных работ в короткие сроки и с высоким уровнем качества. Стоит отметить, что качество строительных работ во многом определяется точностью геодезической поддержки, при этом требования к увеличению точности и скорости проведения геодезических измерений постоянно возрастают.



Одним из наиболее популярных и эффективных методов измерений в геодезии является лазерное сканирование – метод получения высокоточных трехмерных изображений объектов путем использования лазера для измерения расстояния между сканером и поверхностью объекта. Этот процесс включает отправку лазерного луча на объект и регистрацию времени возврата отраженного сигнала. На основе этих данных создается так называемое «облако точек», которое представляет собой множество координат точек поверхности объекта в пространстве.

 

Для проведения сканирования используются особые лазерные сканеры — устройства, предназначенные для создания точных трехмерных моделей объектов посредством лазерного излучения. Принцип работы таких устройств заключается в том, чтобы посылать лазерный луч на поверхность объекта и регистрировать время возвращения отраженной волны. Эти данные затем обрабатываются специальным программным обеспечением, чтобы создать «облако точек» — набор координат, который описывает форму и размеры объекта в трехмерном пространстве.

 

Лазерные сканеры находят применение в самых разнообразных сферах, начиная от архитектуры и строительства, где они используются для создания детальных планов зданий и мониторинга деформаций сооружений, заканчивая археологией и искусством, где помогают создавать точные копии артефактов и произведений искусства.

 

Основные сферы использования сканеров:

  1. Строительство и архитектура:

  • Реконструкция и реставрация исторических зданий и памятников
  • Создание точных 3D-моделей для проектирования новых объектов
  • Контроль качества строительных работ и мониторинг изменений в процессе строительств

  1. Геодезия и картография:

  • Создание топографических карт и моделей местности
  • Измерение и анализ ландшафта, включая сложные рельефные формы
  • Обследование и мониторинг земельных участков

  1. Инженерные изыскания:

  • Съемка и анализ инфраструктуры, такой как мосты, дороги и тоннели
  • Оценка состояния инженерных сооружений и выявление деформаций

  1. Промышленность:

  • Контроль за состоянием оборудования и производственных линий
  • Создание 3D-моделей для оптимизации производственных процессов
  • Обеспечение безопасности на производственных площадках

  1. Археология:

  • Съемка археологических находок и памятников для создания точных моделей и карт
  • Документирование раскопок и сохранение данных для будущих исследований

  1. Анимация и видеоигры:

  • Создание реалистичных 3D-моделей для фильмов и видеоигр
  • Использование данных сканирования для создания виртуальных туров

  1. Экология и охрана окружающей среды:

  • Мониторинг изменений в экосистемах и оценка состояния природных ресурсов
  • Съемка лесов и других природных объектов для анализа биоразнообразия

  1. Транспорт:

  • Обследование и проектирование транспортной инфраструктуры, такой как дороги и железные дороги
  • Мониторинг состояния транспортных объектов и выявление деформаций

 

Лазерные сканеры становятся все более популярными благодаря своей точности, скорости и возможности создания детализированных 3D моделей, что делает их незаменимыми инструментами в различных отраслях.

 

Одним из главных достоинств лазерных сканеров является их способность обеспечивать высокую точность и быстроту сбора данных, что делает эти устройства крайне полезными в ситуациях, когда необходимо оперативно получить максимально достоверную информацию об исследуемом объекте.

 

Технологический прогресс в области трехмерного лазерного сканирования обусловлен не только усовершенствованием аппаратуры, но и постоянным развитием программного обеспечения. Нередко успешность проекта зависит не столько от самого процесса сбора облака точек, с которым легко справляются современные сканеры, сколько от последующей обработки собранных данных, их оцифровки, устранения шумов и прочих нежелательных искажений.



Лазерное трехмерное сканирование становится все более востребованным при создании объемных моделей строительных объектов для множества задач, таких как составление поэтажных планов и технических чертежей, проведение топографической съемки различной степени детализации, вычисление объемов земляных работ, а также выполнение предварительных изысканий. Комбинация лазерных сканеров с программными средствами предоставляет комплексное решение для сбора, хранения и анализа трехмерных данных об объектах. Получаемое облако точек способно с высокой точностью воспроизводить геометрию объекта и окружающей его территории. Использование лазерного трехмерного сканирования в контексте технологии информационного моделирования зданий (BIM) позволяет учитывать сразу несколько аспектов строительного процесса, включая пространственное планирование, визуализацию, мониторинг, оценку затрат и контроль качества исполнения работ.

 

Современные лазерные сканеры обладают производительностью до одного миллиона точек в секунду, оснащены высококачественными камерами с широким динамическим диапазоном и углом обзора до 360°, обеспечивая дальность сканирования до 450 метров от точки размещения станции.

 

Современные технологии 3D-лазерного сканирования позволяют получать максимально полные трехмерные данные с высокой степенью точности за минимальное время. Обычно такие устройства классифицируют по уровню точности выполнения работ:

  • Топографические (средняя квадратичная погрешность — СКП до 10 см)
  • Проектные (СКП до 5 см)
  • Архитектурно-строительные (СКП до 1 см)
  • Экспертные или точные (СКП до 1 мм)
  • Высокоточные (СКП менее 1 мм)

 

Важно понимать, что каждый вид сканера имеет свои уникальные характеристики, которые определяют его эффективность в конкретных условиях применения.

 

Ключевыми параметрами наземных лазерных сканеров являются:

  • Расходимость лазерного луча
  • Разрешение сканирования
  • Дальность действия
  • Точность измерения расстояний
  • Точность измерения углов
  •  

Эти характеристики имеют большое значение при выборе подходящего устройства для достижения оптимального результата в зависимости от поставленных задач.

 

Лазерные сканеры подразделяются на различные виды в зависимости от способа их применения и типа используемых технологий. Основные категории включают:

1. Наземные лазерные сканеры

Стационарные наземные сканеры — устанавливаются на штативе и предназначены для сканирования объектов с земли. Применяются в строительстве, архитектуре, инженерных изысканиях и других подобных областях.

Мобильные наземные сканеры — монтируются на транспортных средствах (например, автомобилях или железнодорожных вагонах) и выполняют сканирование во время движения. Используются для топографической съемки дорог, рельсов и других протяженных объектов.

2. Воздушные лазерные сканеры

Аэрофотосъемка (ALS) — сканеры устанавливаются на самолетах или вертолетах и выполняют сканирование с воздуха. Широко применяются для крупномасштабных топографических съемок, создания карт и анализа рельефа.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) — оборудуются лазерными сканерами для выполнения аэрофотосъемки небольших территорий или труднодоступных участков.

3. Подводные лазерные сканеры

Гидролокационные системы — применяются для подводных исследований, таких как картографирование дна водоемов, поиск затонувших объектов и обследование трубопроводов.

4. Портативные лазерные сканеры

Ручные сканеры — небольшие портативные устройства, которые оператор держит в руках и использует для сканирования небольших объектов или труднодоступных мест.

Карманные сканеры — миниатюрные устройства, предназначенные для быстрого сканирования мелких предметов или деталей.

5. Роботизированные лазерные сканеры

Автоматизированные системы — роботы, оснащенные лазерными сканерами, которые самостоятельно перемещаются по заданной траектории и выполняют сканирование. Такие системы часто используются в промышленности и на производстве.

Каждый тип лазерного сканера предназначен для определенных задач и условий работы, что позволяет выбирать оптимальный вариант в зависимости от требований конкретного проекта.



Сканеры компании Акрополь-гео

 

Компания Акрополь-гео предлагает ряд современных устройств для выполнения различных задач в области геодезии и сканирования:

  • Лазерный сканер FARO Focus S150 — новинка серии S от компании FARO. Он способен измерять расстояния до 150 метров с точностью до 1 мм. Легкость (всего 4,2 кг с аккумулятором), защита от пыли и влаги (IP54), расширенный температурный диапазон (-20…+50°C) делают этот сканер подходящим для работы в сложных условиях. Высокая скорость сканирования (до 976 тыс. точек/сек) и угол обзора 300°x360° позволяют эффективно выполнять большие объемы работ. Цветная HDR-камера дает возможность захвата цветов даже в слабоосвещенных местах.
  • Лазерный сканер Faro Focus 3D X130 — фазовый 3D сканер для повседневных задач. Измеряет расстояния от 0,6 до 130 метров с точностью 2 мм. Скорость сканирования достигает 976 тыс. точек/сек, угол обзора — 300°x360°. Весит сканер 5,2 кг, что делает его удобным для транспортировки. Устройство оснащено цветной камерой, которая позволяет представлять «облако точек» в реальных цветах. Литий-ионная батарея обеспечивает до 5 часов непрерывной работы.
  • Тахеометр Leica TCR802 Power — надежный электронный тахеометр с диапазоном измерений до 3500 метров (с отражателем). Точность угловых измерений составляет 2", линейных — 2 мм + 2 ppm. Двухосевой компенсатор с диапазоном ±4' и встроенное программное обеспечение облегчают работу в полевых условиях. Температурный диапазон работы устройства — от -20°C до +50°C.
  • Тахеометр Topcon GPT-3102N — простой и надежный японский тахеометр. Диапазон измерений без отражателя — до 350 метров. Точность угловых измерений — 2", линейных — 3 мм + 2 ppm. Двухосевой компенсатор с диапазоном ±3' и морозоустойчивое исполнение (от -30°C до +50°C) делают его отличным выбором для работы в суровых условиях. Защищенность от пыли и воды соответствует классу IP66.
  • Тахеометр Nikon Nivo 2M — компактный и легкий тахеометр, подходящий для тяжелых условий производства. В безотражательном режиме измеряет до 500 метров, с отражателем — до 3000 метров. Точность угловых измерений — 2", линейных — 3 мм + 2 ppm. Диапазон рабочих температур — от -20°C до +50°C. Двухосевая компенсация обеспечивает стабильность работы.
  • 3D сканер Leica ScanStation C10 — импульсный 3D сканер для «тотального сканирования». Измеряет расстояния до 300 метров с углом обзора 270°x360°. Встроенная цифровая камера позволяет захватывать реальные цвета и накладывать их на сканы. Температура работы — от 0°C до +40°C. Благодаря двум отсекам для литий-ионных батарей возможна горячая замена, что обеспечивает непрерывную работу.
  • Лазерный сканер Faro Focus LS 3D 120s — сканирует расстояния от 0,6 до 120 метров с точностью 2 мм. Скорость сканирования — до 976 тыс. точек/сек, угол обзора — 300°x360°. Весит 5,2 кг и оснащен цветной камерой для представления «облака точек» в реальных цветах. Диапазон рабочих температур — от +5°C до +40°C.
  • Нивелир Leica Sprinter 150M — цифровой нивелир для быстрого и точного определения превышений. Работает со штрих-кодовыми рейками, исключающими ошибку оператора. Среднее квадратичное отклонение (СКО) — 1,5 мм на 1 км двойного хода. Диапазон измерений — от 2 до 100 метров. Компенсатор ±10', рабочий диапазон температур — от -10°C до +50°C.
  • Квадрокоптер DJI Phantom 4 PRO — популярный квадрокоптер, часто использующийся для съемки фасадов, декоративных элементов и труднодоступных мест. Камера оснащена CMOS-матрицей размером 1” с разрешением 20 мегапикселей, что обеспечивает высокое качество снимков.

 

Каждое из представленных устройств находит свое применение в различных ситуациях, будь то сложная геодезическая работа, сканирование объектов или аэрофотосъемка.

 

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