Scanner laser 3D

Laserele de scanare (sau scanerele laser ) sunt dispozitive capabile să emită un impuls electromagnetic (laserul) și să recepționeze semnalul reflectat, măsurând intervalul de timp scurs și, prin urmare, distanța dintre instrument și punctul detectat.

Operațiune

Fasciculul laser este deviat prin intermediul unui mecanism de oglinzi rotative și oscilante care, cu variația unghiului azimut și zenit, luminează solul în puncte contigue. Acest sistem funcționează prin măsurarea a zeci de mii de puncte pe secundă formând nori de puncte . Pentru fiecare măsurare (x, y, z), sistemul furnizează puterea semnalului de întoarcere prin descrierea suprafeței obiectului scanat.

Deviație standard

Instrumentul funcționează la micron, prin urmare va fi necesar să se evite vibrațiile cauzate de exterior. Precizia instrumentului variază cu variația distanței și a unghiului de incidență a fasciculului și este dată de combinația tuturor erorilor inerente sistemului. Cu cât scanarea trebuie să fie mai precisă, cu atât vor fi scanate punctele mai distanțate.

Filtre : sunt aplicate pentru a rezolva situații de anomalii probabile; produc o medie a punctelor scanate reducând eroarea cauzată de vibrații.

Clasa de lasere

Laserele sunt împărțite în cinci clase de siguranță:

1 : intrinsec sigur
2 : nu sunt intrinsec sigure, dar nu creează probleme semnificative
3A : instrumentul nu trebuie respectat
3B : viziunea directă a fasciculului poate să nu fie sigură dacă este continuă
4 : sunt cei mai puternici și cei mai periculoși

Tipuri de măsurare

Timp de zbor: pentru scanarea obiectelor mari și îndepărtate de la 0,5 m până la 6000 m.
Măsurarea diferenței de fază : pentru scanări de obiecte medii și mari de la 0,6 m până la aprox. 330 m.
Triangulare optică: Pentru scanări cu rezoluție ultra-înaltă a obiectelor mici poziționate de la 0,2 m la 25 m.

Evident, specificațiile privind distanța pot varia semnificativ de la model la model, intervalul de funcționare indicat mai sus trebuie înțeles ca intervalul de distanțe minime și maxime între toate modelele aflate în prezent pe piață.

Etape de scanare și procesare a datelor

Configurarea (sau „balonul”) instrumentului : pentru laserele cu scanare terestră se folosește un trepied care nu trebuie neapărat „nivelat”, deoarece georeferențierea completă poate avea loc în timpul fazei de procesare a datelor. Pentru laserele utilizate în laborator, se folosește un plan optic sensibil la oscilații.
Achiziționarea datelor : într-o singură scanare, un nor de puncte este produs limitat de dimensiunea ferestrei de scanare a instrumentului și de faptul că o parte a obiectului poate fi lăsată la umbră. În cazul în care obiectul nu a fost achiziționat complet, este deci necesar să efectuați alte scanări pentru a fi aliniate folosind algoritmi de potrivire a suprafeței și / sau folosind ținte (ținte artificiale). În cazul în care se utilizează algoritmi de potrivire a suprafeței, două scanări adiacente trebuie să includă puncte comune (în general se folosește o suprapunere de 30%). Fiecare scanare are propriul sistem de referință, care coincide în general cu centrul instrumentului.
Curățarea norului de puncte : filtrarea zgomotului prezent în norul de puncte dobândit în principal datorită divergenței razei laser și a problemelor de identificare a direcției fasciculului în sine. În această fază, se efectuează și eliminarea datelor false sau perturbate (vegetație, linii electrice, ...).
Alinierea scanărilor individuale (sau înregistrarea scanărilor) . Aceasta este procedura care vă permite să aliniați și să fuzionați achizițiile individuale într-un singur nor de puncte conform unui sistem de referință specific. Poate fi realizat fie prin algoritmi de potrivire a suprafeței, în special algoritmul ICP (Iterative Closest Point), care aliniază părțile comune ale scanărilor adiacente prin minimizarea distanței dintre ele, fie prin utilizarea punctelor de control materializate de ținte artificiale. . Trebuie subliniat faptul că precizia obținută prin potrivirea suprafeței este, în general, mai bună decât cea obținută numai prin intermediul punctelor de control; al doilea tip de înregistrare este, prin urmare, limitat în general la acele cazuri în care nu este posibil să existe o cantitate suficientă de puncte comune între scanările adiacente.
Georeferențierea , pentru implementarea unei rețele de suport topografice, în general pe baza utilizării GPS-ului și / sau a stației topografice totale (în cazul în care alinierea scanărilor individuale se realizează folosind ținte artificiale, poate fi implementată înregistrarea scanărilor și georeferențierea simultan).
Triangularea și construcția plasei (cadrul punctelor)
Închiderea ochiului și corectarea fețelor anormale
Decimare : modelul este redus pentru a putea fi utilizat într-o bază de date .
Aplicarea texturilor la modelul 3D
Export pentru utilizare necesară : redare

Domenii de aplicare

Arheologie
Arhitectură
Inginerie
Topografie
Mostenire culturala
Modelare industrială
Naval
Criminalistică
Dental

Bibliografie

Bini M., Verdiani G. "Sondajul arheologiei monumentale: experiențe ale laboratorului de sondaj al Secției de Arhitectură și Proiectare din Florența." În: AA.VV. Comisariat de Stefano Campana și Riccardo Francovich. Scanner laser și GPS, peisaje arheologice și tehnologii digitale. (pp. 107-115). ISBN 88-7814-306-5 . FLORENȚA: Ediții sub steagul lui Giglio, 2006.
Di Tondo S., Verdiani G., „Metodologia operațiunilor de sondare digitală 3D și procesarea datelor pentru investigații arhitectonice în zona arheologică”. În: „Proceedings of the XXI International Symposium CIPA 2007 AntiCIPAting the future of the cultural passat”. CIPA 2007 AntiCIPAtingând viitorul trecutului cultural. ATENA. 1-6 octombrie 2007. (pp. 735-738). ISSN 1682-1750. ATENA: Universitatea Națională Tehnică din Atena tipărind ONU (GRECIA), 2007.
Teutsch C., „Analiză și evaluare bazate pe model de seturi de puncte de la scanere laser optice 3D”, volumul 1. Shaker Verlag, 2007. ISBN 978-3-8322-6775-9
Sgrenzaroli M., Vassena G., "Tehnici de detectare tridimensională prin scaner laser", Starrylink Editrice - 2007 Brescia ISBN 978-88-89720-73-8
Ravelli M., Clerici A., Gelmini M., Lanzi C., Riva P., Sgrenzaroli M., Vassena G., "A laser scanning approach to model and survey tunnel tunnels road", Italia-. Canada 2005, Workshop on Imagistica digitală 3D și Aplicarea modelării 3D a patrimoniului, industriei, medicinei și terenurilor, Padova 2005
Wolfart E., Sgrenzaroli M., „Modele 3D cartografiate cu textură precisă pentru documentări, supraveghere și prezentare”, în cadrul simpozionului CIPA, Corfu 2002 *
Drap P., Sgrenzaroli M., Canciani M., Cannata G., Seinturier J., "Laser Scanning and close range photogrammetry: către un singur instrument de măsurare dedicat arhitecturii și arheologiei", în cadrul simpozionului ISPRS, 2003 *
Verdiani G., „Laserscan technologies for digital survey: some notes”. În „Noi imagini ale monumentelor florentine, reliefuri cu tehnologie laser 3D”, editat de Marco Bini și Carlo Battini, ISBN 978-88-6055-232-7 , Alinea, Florența 2007.
Verdiani G., „Studiul digital tridimensional și imaginile realității”, în „Date, informații, cunoștințe, metode și tehnici de sondaj integrate. Modele tridimensionale, construcție și transmisie de date "de Emma Mandelli, seria Matter and Geometry, 17/2007, Alinea editore, Città di Castello, 2007, ISBN 9788860554093

Elemente conexe

Portal de arhitectură

Portal electronic

Portal de știință și tehnologie