Лазерное сканирование, насколько это новая технология?
Акрополь-Гео
«Акрополь-Гео»
крутите вниз
- Главная ›
- Статьи ›
- Публикации ›
- Лазерное сканирование, насколько это новая технология?
Лазерное сканирование появилось в 60-х годах, но его активное использование в инженерных проектах началось только в конце 90-х гг. Впервые эксперименты с данной технологией начались в 1960-х годах, вскоре после изобретения самого лазера. Эти ранние попытки были сосредоточены на изучении свойств лазерного излучения и его возможностей для дистанционного зондирования. В 70-х и 80-х годах ХХ века методика начала активно развиваться и находить применение в различных областях. В это время начали появляться первые доступные сканеры, которые использовались для картографирования и геодезии. В конце ХХ века на Западе лазерное сканирование продолжало свое развитие. В 1990-е годы были созданы более совершенные и массовые модели сканеров, которые нашли применение в строительстве, архитектуре, горнодобывающей промышленности и других отраслях.
В 1993 году была основана компания «Cyra Technologies», выпустившая один из первых сканеров, применяемых в работе инженеров и геодезистов. В 2001 году «Cyra» была приобретена компанией «Leica Geosystems», которая и по сей день остаётся лидером в области разработки программного обеспечения и оборудования для 3D сканирования. Развитие технологии долгое время сдерживалось недостаточным объемом пропускной способности каналов связи и ограниченными возможностями хранения данных. На сегодняшний день иногда данные сканирования (облака точек) также зачастую передаются на внешних жестких дисках или флешках, поскольку файлы слишком велики для отправки по электронной почте или через FTP. История лазерного сканирования похожа на историю развития GPS (глобальной системы позиционирования). В ранние годы GPS использовали в основном военные, геодезисты, пилоты и любители водных путешествий. Теперь GPS интегрирован в миллионы устройств, включая компьютеры, автомобили и мобильные телефоны.
В Советском Союзе уже в начале 60-х годов активно развивались лазерные технологии, в первую очередь в рамках военно-промышленного комплекса (ВПК). Исследователи изучали возможности лазерной локации и дистанционного зондирования, что закладывало основу для будущих разработок. В 70-е г. г. в СССР продолжались активные исследования в области лазерных технологий, особенно в контексте оборонных проектов. Советские ученые сделали значительные успехи в разработке дискретных лазерных и оптических технологий, которые могли бы использоваться для дистанционного зондирования. Распад Советского Союза и экономические трудности 1990-х годов привели к упадку многих высокотехнологичных отраслей, включая лазерные технологии. Многие разработки оказались утерянными или перешли в руки западных компаний. Это привело к тому, что Россия оказалась зависимой от зарубежных поставщиков лазерных сканеров и программного обеспечения. В начале 2000-х годов в России снова появился интерес к лазерному сканированию. Отечественные компании начали развивать собственные технологии и предлагать решения на российском рынке, однако из-за долгого перерыва в развитии отечественные разработки отставали от мировых стандартов. В последние годы российские компании активно развивают собственные технологии лазерного сканирования, пытаясь конкурировать с ведущими мировыми производителями. Особое внимание уделяется разработке отечественного программного обеспечения и оборудования для лазерного сканирования.
Лазерное сканирование продолжает развиваться, становясь все доступнее широкому кругу пользователей. Современные сканирующие устройства способны работать в режиме реального времени, что значительно ускоряет процесс сбора данных. Технологии находят применение в робототехнике, беспилотных транспортных средствах и других инновационных областях. К концу XX века конфигурация и функциональные возможности сканирующего оборудования претерпели значительные изменения. В новых моделях появились мощные источники белого светового излучения, специализированные лазеры и элементы затемнения, что обеспечивало оптимальный захват объектов и пространств. В это же время начали развиваться контактные датчики, которые эффективно обрабатывали поверхности твердых объектов. Однако вскоре выяснилось, что этот подход не обеспечивает необходимую скорость и эффективность, что подтолкнуло инженеров к внедрению современных оптических технологий. В зависимости от метода взаимодействия с объектом, оптические технологии функционируют по различным принципам:
1. Захват заранее заданной площади – этот метод позволяет быстро сканировать определенные участки, но требует предварительной настройки.
2. Работа с отдельными точками – хотя этот способ может быть точным, он оказался медленным и менее эффективным в сравнении с другими методами.
3. Полостной метод – самый быстрый и эффективный способ, который охватывает сразу несколько точек, проходя полосами по всей поверхности объекта.
Технология трехмерного лазерного сканирования пробуждает интерес не только специалистов промышленных предприятий и дизайнерских бюро, но и находит применение в современных сферах, таких как киноиндустрия, разработка видеоигр, городское строительство и коммунальное хозяйство. К этому времени многие компании начали разрабатывать собственные трехмерные сканеры, и некоторые из них уже предлагали модели, способные точно передавать цвета и параметры объектов. Сегодня с технологией 3D лазерного сканирования активно работают геодезисты, инженеры и архитекторы, и вскоре эта технология проникнет практически во все сферы нашей жизни и позволит создать вокруг виртуальную реальность.
Лазерное сканирование — это достаточно простой метод, суть которого заключается в использовании 3D-точек для описания реальных поверхностей, которые мы сканируем, будь то автомобиль, дом, мост, промышленный объект или даже человек. Настоящей целью в 3D сканировании является результат не только самого измерения, но и последующей обработки. Облако точек, полученное таким методом, содержит очень большой массив информации, но многим клиентам сложно его использовать из-за большого размера файла. Обычно облако точек может занимать от 10 до 100 ГБ, что делает большинство программ САПР непригодными для работы с ним, поэтому основная задача исполнителя заключается в постобработке данных, при которой можно использовать облако точек и полученную из него модель на компьютере с обычным программным обеспечением. Возможность визуализировать оба компонента — облако точек и готовую модель — максимально увеличивает точность проверок на коллизии.
Лазерное сканирование на сегодняшний день — это самый простой, современный и точный метод геодезической съемки, который позволяет значительно упростить работу и повысить точность измерений. В основе этого метода лежит использование лазера (Lidar), который измеряет расстояния до объектов. В отличие от цифровых тахеометров, которые выбирают конкретные объекты для измерения, лазерное сканирование охватывает всю сцену, что исключает возможность пропуска каких-либо элементов. Лазеры в строительстве становятся незаменимыми благодаря своей способности обеспечивать идеально прямые линии, заменяя традиционные измерительные приборы. Кроме того, лазерная связь позволяет организовать надежную и высокоскоростную передачу данных на небольшие расстояния (до 1,2 км), что делает её удобной для соединения телекоммуникационных систем различных зданий.
Лазерный сканер работает на основе измерения времени прохождения лазерного луча от излучателя до отражающей поверхности и обратно к приемнику. Путем деления этого времени на скорость распространения лазерного луча определяется расстояние до объекта. Сканер состоит из лазерного дальномера, настроенного на работу с высокой частотой, и блока развертки лазерного луча. Блок развертки включает сервопривод и полигональное зеркало или призму. Сервопривод управляет отклонением луча в горизонтальной плоскости, а зеркало или призма разворачивают его в вертикальной плоскости. Во время работы сканер определяет три пространственные координаты для каждой отсканированной точки, которые сохраняются в виде числового массива. Дополнительно для каждой точки фиксируется её цвет.
Несмотря на единый физический принцип работы, различные системы лазерного сканирования различаются по назначению и конструкции. В дополнение к самому сканеру, современные системы могут включать цифровые камеры, тепловизоры и другие сенсоры, что позволяет проводить комплексное обследование для выполнения специализированных задач. Системы лазерного сканирования могут быть закреплены неподвижно (наземный сканер), установлены на транспортные средства (мобильный сканер) или размещены на летательных аппаратах (воздушный сканер).
Процесс лазерного сканирования включает следующие этапы:
1. Определение взаимно перекрывающих зон перекрытия сканов: установка мишеней с целью выполнения калибровки и обеспечения точности.
2. Установка сканера: лазерный сканер закрепляется на штативе в определенных зонах.
3. Настройка параметров: задание плотности облака точек (разрешение) и области сканирования.
4. Запуск процесса: непосредственное выполнение процедуры.
Все лазерные сканеры имеют некоторые характеристики, одинаковые для любого устройства:
Сегодня лазерное сканирование — это динамично развивающаяся технология, имеющая огромный потенциал для дальнейшего роста и внедрения в различные отрасли. В России, несмотря на сложности и задержки в развитии, связанные с экономическими и политическими факторами, наблюдается постепенное возрождение интереса к этой технологии. Отечественные компании начинают активно развивать собственные решения, стремясь конкурировать с мировыми лидерами. Однако для того, чтобы догнать мировой уровень, российским разработчикам потребуется значительное финансирование, поддержка государства и обмен опытом с международными партнерами.
В мировом масштабе лазерное сканирование продолжает совершенствоваться, становясь все более доступным и точным. Современные устройства способны работать в режиме реального времени, что значительно ускоряет процесс сбора данных. Технологии находят применение в робототехнике, беспилотных транспортных средствах и других инновационных областях. В будущем ожидается дальнейшее увеличение точности и скорости сканирования, а также расширение сфер применения, включая здравоохранение, космос и другие высокотехнологичные отрасли.
Будущее лазерного сканирования выглядит многообещающим как в России, так и в мире, поэтому можно ожидать того, что эта технология продолжит играть ключевую роль в различных сферах, способствуя прогрессу и инновациям.
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
В 1993 году была основана компания «Cyra Technologies», выпустившая один из первых сканеров, применяемых в работе инженеров и геодезистов. В 2001 году «Cyra» была приобретена компанией «Leica Geosystems», которая и по сей день остаётся лидером в области разработки программного обеспечения и оборудования для 3D сканирования. Развитие технологии долгое время сдерживалось недостаточным объемом пропускной способности каналов связи и ограниченными возможностями хранения данных. На сегодняшний день иногда данные сканирования (облака точек) также зачастую передаются на внешних жестких дисках или флешках, поскольку файлы слишком велики для отправки по электронной почте или через FTP. История лазерного сканирования похожа на историю развития GPS (глобальной системы позиционирования). В ранние годы GPS использовали в основном военные, геодезисты, пилоты и любители водных путешествий. Теперь GPS интегрирован в миллионы устройств, включая компьютеры, автомобили и мобильные телефоны.
В Советском Союзе уже в начале 60-х годов активно развивались лазерные технологии, в первую очередь в рамках военно-промышленного комплекса (ВПК). Исследователи изучали возможности лазерной локации и дистанционного зондирования, что закладывало основу для будущих разработок. В 70-е г. г. в СССР продолжались активные исследования в области лазерных технологий, особенно в контексте оборонных проектов. Советские ученые сделали значительные успехи в разработке дискретных лазерных и оптических технологий, которые могли бы использоваться для дистанционного зондирования. Распад Советского Союза и экономические трудности 1990-х годов привели к упадку многих высокотехнологичных отраслей, включая лазерные технологии. Многие разработки оказались утерянными или перешли в руки западных компаний. Это привело к тому, что Россия оказалась зависимой от зарубежных поставщиков лазерных сканеров и программного обеспечения. В начале 2000-х годов в России снова появился интерес к лазерному сканированию. Отечественные компании начали развивать собственные технологии и предлагать решения на российском рынке, однако из-за долгого перерыва в развитии отечественные разработки отставали от мировых стандартов. В последние годы российские компании активно развивают собственные технологии лазерного сканирования, пытаясь конкурировать с ведущими мировыми производителями. Особое внимание уделяется разработке отечественного программного обеспечения и оборудования для лазерного сканирования.
Лазерное сканирование продолжает развиваться, становясь все доступнее широкому кругу пользователей. Современные сканирующие устройства способны работать в режиме реального времени, что значительно ускоряет процесс сбора данных. Технологии находят применение в робототехнике, беспилотных транспортных средствах и других инновационных областях. К концу XX века конфигурация и функциональные возможности сканирующего оборудования претерпели значительные изменения. В новых моделях появились мощные источники белого светового излучения, специализированные лазеры и элементы затемнения, что обеспечивало оптимальный захват объектов и пространств. В это же время начали развиваться контактные датчики, которые эффективно обрабатывали поверхности твердых объектов. Однако вскоре выяснилось, что этот подход не обеспечивает необходимую скорость и эффективность, что подтолкнуло инженеров к внедрению современных оптических технологий. В зависимости от метода взаимодействия с объектом, оптические технологии функционируют по различным принципам:
1. Захват заранее заданной площади – этот метод позволяет быстро сканировать определенные участки, но требует предварительной настройки.
2. Работа с отдельными точками – хотя этот способ может быть точным, он оказался медленным и менее эффективным в сравнении с другими методами.
3. Полостной метод – самый быстрый и эффективный способ, который охватывает сразу несколько точек, проходя полосами по всей поверхности объекта.
Технология трехмерного лазерного сканирования пробуждает интерес не только специалистов промышленных предприятий и дизайнерских бюро, но и находит применение в современных сферах, таких как киноиндустрия, разработка видеоигр, городское строительство и коммунальное хозяйство. К этому времени многие компании начали разрабатывать собственные трехмерные сканеры, и некоторые из них уже предлагали модели, способные точно передавать цвета и параметры объектов. Сегодня с технологией 3D лазерного сканирования активно работают геодезисты, инженеры и архитекторы, и вскоре эта технология проникнет практически во все сферы нашей жизни и позволит создать вокруг виртуальную реальность.
Лазерное сканирование — это достаточно простой метод, суть которого заключается в использовании 3D-точек для описания реальных поверхностей, которые мы сканируем, будь то автомобиль, дом, мост, промышленный объект или даже человек. Настоящей целью в 3D сканировании является результат не только самого измерения, но и последующей обработки. Облако точек, полученное таким методом, содержит очень большой массив информации, но многим клиентам сложно его использовать из-за большого размера файла. Обычно облако точек может занимать от 10 до 100 ГБ, что делает большинство программ САПР непригодными для работы с ним, поэтому основная задача исполнителя заключается в постобработке данных, при которой можно использовать облако точек и полученную из него модель на компьютере с обычным программным обеспечением. Возможность визуализировать оба компонента — облако точек и готовую модель — максимально увеличивает точность проверок на коллизии.
Лазерное сканирование на сегодняшний день — это самый простой, современный и точный метод геодезической съемки, который позволяет значительно упростить работу и повысить точность измерений. В основе этого метода лежит использование лазера (Lidar), который измеряет расстояния до объектов. В отличие от цифровых тахеометров, которые выбирают конкретные объекты для измерения, лазерное сканирование охватывает всю сцену, что исключает возможность пропуска каких-либо элементов. Лазеры в строительстве становятся незаменимыми благодаря своей способности обеспечивать идеально прямые линии, заменяя традиционные измерительные приборы. Кроме того, лазерная связь позволяет организовать надежную и высокоскоростную передачу данных на небольшие расстояния (до 1,2 км), что делает её удобной для соединения телекоммуникационных систем различных зданий.
Лазерный сканер работает на основе измерения времени прохождения лазерного луча от излучателя до отражающей поверхности и обратно к приемнику. Путем деления этого времени на скорость распространения лазерного луча определяется расстояние до объекта. Сканер состоит из лазерного дальномера, настроенного на работу с высокой частотой, и блока развертки лазерного луча. Блок развертки включает сервопривод и полигональное зеркало или призму. Сервопривод управляет отклонением луча в горизонтальной плоскости, а зеркало или призма разворачивают его в вертикальной плоскости. Во время работы сканер определяет три пространственные координаты для каждой отсканированной точки, которые сохраняются в виде числового массива. Дополнительно для каждой точки фиксируется её цвет.
Несмотря на единый физический принцип работы, различные системы лазерного сканирования различаются по назначению и конструкции. В дополнение к самому сканеру, современные системы могут включать цифровые камеры, тепловизоры и другие сенсоры, что позволяет проводить комплексное обследование для выполнения специализированных задач. Системы лазерного сканирования могут быть закреплены неподвижно (наземный сканер), установлены на транспортные средства (мобильный сканер) или размещены на летательных аппаратах (воздушный сканер).
Процесс лазерного сканирования включает следующие этапы:
1. Определение взаимно перекрывающих зон перекрытия сканов: установка мишеней с целью выполнения калибровки и обеспечения точности.
2. Установка сканера: лазерный сканер закрепляется на штативе в определенных зонах.
3. Настройка параметров: задание плотности облака точек (разрешение) и области сканирования.
4. Запуск процесса: непосредственное выполнение процедуры.
Все лазерные сканеры имеют некоторые характеристики, одинаковые для любого устройства:
- Точность измерения расстояния, горизонтального и вертикального углов
- Максимальное разрешение сканирования
- Скорость выполнения сканирования
- Дальность действия устройства
- Расходимость лазерного луча
- Поле зрения установки
- Средство получения информации о настоящем цвете
- Класс безопасности устройства
- Портативность и особенности интерфейса
Сегодня лазерное сканирование — это динамично развивающаяся технология, имеющая огромный потенциал для дальнейшего роста и внедрения в различные отрасли. В России, несмотря на сложности и задержки в развитии, связанные с экономическими и политическими факторами, наблюдается постепенное возрождение интереса к этой технологии. Отечественные компании начинают активно развивать собственные решения, стремясь конкурировать с мировыми лидерами. Однако для того, чтобы догнать мировой уровень, российским разработчикам потребуется значительное финансирование, поддержка государства и обмен опытом с международными партнерами.
В мировом масштабе лазерное сканирование продолжает совершенствоваться, становясь все более доступным и точным. Современные устройства способны работать в режиме реального времени, что значительно ускоряет процесс сбора данных. Технологии находят применение в робототехнике, беспилотных транспортных средствах и других инновационных областях. В будущем ожидается дальнейшее увеличение точности и скорости сканирования, а также расширение сфер применения, включая здравоохранение, космос и другие высокотехнологичные отрасли.
Будущее лазерного сканирования выглядит многообещающим как в России, так и в мире, поэтому можно ожидать того, что эта технология продолжит играть ключевую роль в различных сферах, способствуя прогрессу и инновациям.
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