Работа с лазерным сканером: Наземное лазерное сканирование — технология, применяемая АО «Союзгипрозем»

Обзор лазерного сканирования

Когда речь заходит о таких новых технологиях, как BIM-технологии, то нужно понимать, что основным преимуществом использования является качество создаваемой проектной документации, которое может привести впоследствии к снижению стоимости и сроков строительства зданий и сооружений.

BIM наиболее эффективна в работе со сложными инженерными объектами: лабораториями, заводами, аэропортами, медицинскими центрами.

Недавно, в 2020 году было подписано Постановление об информационном моделировании в строительстве, которое регламентирует процесс строительства и, что самое важное, не привязывает к конкретному ПО.

Лазерное сканирование, как основной вид работ, становится неотъемлемой частью качественного выполнения строительства сооружений.

Суть технологии лазерного сканирования заключается в определении пространственных координат точек объекта. То есть, прибор, при помощи  фазового или импульсного безотражательного дальномера вычисляет расстояния до всех точек объекта и измеряет вертикальные и горизонтальные углы.

При этом формируется трёхмерное изображение (с координатами XYZ) в виде облака точек (скана, растрового изображения). Принцип действия схож с работой электронного тахеометра, но в отличие от него, процесс съемки происходит в тысячи и даже миллионы раз быстрее! А это делает наземное лазерное сканирование самым оперативным и высокопроизводительным средством получения точной и полной информации о любом объекте

Управление лазерным сканером осуществляется с помощью портативного компьютера или с помощью панели управления, встроенной в сканер.

Сам процесс съемки достаточно прост и имеет такую последовательность:
1) определяются зоны взаимного перекрытия сканов, устанавливаются мишени;
2) лазерный сканер устанавливается на штатив в определенных зонах;
3) прибору задаются плотность облака точек (разрешение) и область съемки;
4) запускается процесс лазерного сканирования объектов.

Схема расположения мишеней для съемок простого объекта

Схема расположения мишеней для съемок дороги

Еще на стадии полевых работ необходимо предварительно определить зоны взаимного перекрытия сканов (чтобы были видны все детали снимаемого объекта). Для этого до начала съемки в этих зонах размещают специальные мишени. Далее по координатам этих мишеней облака точек совмещают в единую 3D-модель. Возможно совместить облака точек и без мишеней.

Чтобы получить полное 3D-изображение местности необходимо несколько сеансов съемки (с разных позиций). Это дает возможность отснять поверхность с разных точек и зафиксировать любые, даже самые малейшие элементы! Полученные облака точек совмещаются друг с другом в единое пространство в программном модуле. Все данные при этом имеют такие характеристики, как, координаты, интенсивность отражённого сигнала и реальный цвет точки.

В результате собранных данных получаем 3D-модель, с высокой степенью детализации, плоские чертежи и разрезы, профили и сечения, планы, площади и объемы поверхностей, сохраняющие полное геометрическое соответствие форм и размеров реального объекта. Кроме всего прочего, существует возможность обмена графическими данными, что позволяет легко встроить технологию лазерного сканирования в схему уже используемого программного обеспечения.

Обзор наземных лазерных сканеров

На сегодняшний день множество фирм занимается разработкой приборов для трёхмерного лазерного сканирования, ориентированных на различные цели. Но все современные наземные лазерные сканеры имеют ряд общих характеристик:

1. точность измерения расстояния, горизонтального и вертикального углов;
2. максимальное разрешение сканирования;
3. скорость сканирования;
4. дальность действия лазерного сканера;
5. расходимость лазерного луча;
6. поле зрения сканера;
7. используемые средства получения информации о реальном цвете;
8. класс безопасности используемого лазера;
9. портативность и особенности интерфейса.

Одним из мировых лидеров по производству наземных лазерных сканеров является компания Z+F (Zoller + Fröhlich). Приборы марки Z+F производятся в Германии, что не вызывает сомнений в качестве и точности прибора! На сегодняшний день, одним из наиболее популярных приборов этой марки является лазерный сканер IMAGER5010.

 

В отличие от своих предшественников, сканер имеет  непревзойденную скорость сканирования, повышенную точность, огромное поле зрения, расширенный диапазон температур, цветной сенсорный экран, малый вес и компактность. К тому же, лазерный сканер имеет безопасный луч, причем не только для промышленного оборудования, но и для глаз человека! Все эти отличия ставят сканер на порядок выше своих «ровесников».

Высокая точность и скорость сканирования (более 1 млн.точек в секунду) позволяет провести измерения на объекте за очень короткое время и при этом достигнута точность лучше, чем 1мм – это особенно актуально в случаях, когда надо избежать накопления ошибки при регистрации данных, полученных с большого количества стоянок сканера.

Широкое поле зрения (3600 по горизонтали и 3200 по вертикали) оставляет вне поле зрения сканера лишь небольшой участок под сканером.

К тому же, сканер адаптирован под работу в разных условиях, от температуры от -100, до очень сильной запыленности!

Немаловажное значение имеет и компактность прибора и его полная автономность от компьютера или каких-либо устройств, а сохраняются данные на встроенном в сканер накопителе. Цветной сенсорный экран позволяет легко задать режимы сканирования, просматривать полученные данные и проводить простейшие измерения по полученным облакам точек.

Сканер GLS-2000 является новейшей моделью в линейке наземных лазерных сканеров Topcon. В нем нашли свое применение как хорошо зарекомендовавшие себя ранее, так и совершенно новые технологические решения.

К отличительным особенностям сканера GLS-2000 можно отнести процедуру его установки и ориентирования на точке стояния, наличие двух встроенных фотокамер, возможность выбора типа лазера для выполнения измерений, систему питания сканера, систему хранения данных, большой сенсорный экран, баланс характеристик сканера.

Процедура ориентирования

Сканер GLS-2000. Процедура ориентирования.Процедура установки инструмента на точке и его ориентирования еще больше похожа на работу с традиционным электронным тахеометром. Это значительно упрощает работу с прибором, повышает удобство его использования, облегчает освоение инструмента.  Ориентирование сканера может выполняться как по специальной марке, так и по обычной стеклянной призме, как в случае электронных тахеометров. Марка или призма устанавливается на вехе или штативе на точке ориентирования, сканер выполняет предварительное сканирование заданной оператором небольшой области точки ориентирования, в результате которого происходит точное определение местоположения цели. Для завершения процедуры ориентирования следует ввести в сканер значения высоты инструмента и цели. Более того, сканер сам может измерять свою высоту над точкой стояния с помощью лазерного излучения.

Встроенные фотокамеры

Сканер имеет две встроенные фотокамеры, каждая с разрешением 5МП. Одна из камер имеет широкий угол обзора 170° и используется в качестве панорамной. Она расположена в корпусе сканера рядом с объективом. Вторая камера с углом обзора 8,9° встроена в объектив сканера, она применяется для более точного выбора области сканирования или точки ориентирования. Переключение между камерами осуществляется с помощью одной кнопки, позволяя выбрать оптимальный режим фотоизображения для управления прибором.

Тип лазерного излучения

В сканере используется два источника лазерного излучения, имеющие сертификацию по классу 3R и классу 1М. Лазер класса 1 абсолютно безопасен для зрения человека и может использоваться в тех ситуациях, когда в зоне работы сканера находится много людей. Оператор может выбирать тип лазерного излучения в зависимости от условий измерений на объекте.

Система энергопитания

Сканер работает от 4-х аккумуляторных батарей, расположенных попарно с обеих сторон инструмента. Аккумуляторы имеют возможность «горячей замены» без выключения прибора. В сканере используются аккумуляторы того же типа, что и в электронных тахеометрах Topcon.

Где применяется наземное лазерное сканирование?

Сфер применения наземного лазерного сканирования большое множество. Лазерное сканирование возможно применять:

• в строительстве и эксплуатации инженерных сооружений;
• в горной промышленности;
• в нефтегазовой промышленности;
• в архитектуре;

• в разработке мероприятий по предотвращению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций;
• в выполнении топографической съёмки территорий, имеющих высокую степень застройки;
• в судостроении;

Лазерное сканирование и расчет объемов грузовых танков корабля

• в моделировании различного вида тренажёров;
• в создании двумерных и трёхмерных геоинформационных систем управления предприятием;
• в фиксации ДТП и мест преступлений.

В любой сфере, лазерное сканирование обладает преимуществами, такими как:

• оперативное получение исходных данных
• оперативное составление качественной и наглядной проектной документации (камеральной обработки)
• высокоточная и детальная съемка
• повышенная эффективность работ и трудозатрат
• безопасное проведение работ
• проведение работ без отрывания (остановки) от процесса снимаемого объекта
• работа в условиях повышенной запыленности, вибрации, плохой освещенности
• и многое другое!

Исходя из вышесказанного и опыта специалистов нашей компании при использовании данной технологии, можно сделать вывод, что технология наземного лазерного сканирования показала себя не только как высокоэффективная, но и во многих случаях как незаменимая, позволяющая в сжатые сроки произвести оперативную съемку различных объектов без потери точности и полноты собираемых данных. Она может быть применена практически в любой области в силу абсолютной объективности и отсутствия влияния человеческого фактора.

Трудно представить, сколько бы времени понадобилось нам для съемки коммуникаций электронным безотражательным тахеометром например в цехе пульпонасосов с габаритами 60×30×20 метров. Месяцы, а может быть год? С помощью лазерного сканера все «полевые» работы можно выполнить за несколько рабочих дней.

Какой лазерный сканер выбрать?

Гарантия успеха при выполнении работ, требующих применения технологии лазерного сканирования, заключается в правильно подобранном инструменте.

Оптимальный комплект оборудования для решения своего круга задач Вы сможете найти в семействе лазерных сканирующих систем, разработанных компанией Topcon и Z+F.

Где купить лазерный сканер? У нас Вы можете приобрести лазерный сканер, исходя из Ваших возможностей и круга решаемых задач.

области применения и обзор моделей / Хабр

Лазерное 3D-сканирование — создание цифровой модели физического тела при помощи луча лазера. Технология бесконтактная, работает на близких и дальних расстояниях, исключает повреждения объектов во время сканирования. Принцип работы лазерных 3D-сканеров: направленный лазерный луч отражается от поверхности предмета, образуя облако точек. Каждая точка имеет свои координаты в пространстве. Программное обеспечение определяет их и создает готовую трехмерную цифровую модель на основе этих данных.

Из обзора вы узнаете, где применяют лазерное сканирование и какое оборудование используют для решения связанных с ним задач.

Назначение лазерных сканеров

Источник: newequipment.com

В сравнении с традиционными способами измерения, лазерные сканеры имеют важное преимущество — они могут оцифровывать объекты со сложными поверхностями и работать в труднодоступных для человека местах. Основные сферы применения приборов — входной и выходной контроль качества на производстве, инспекция работающих приборов с целью профилактики и устранения дефектов, реверс-инжиниринг и другие области.

Строительство, реконструкция и ремонт объектов

Источник: ellisdon.com

В ходе подготовки проекта здания необходимо оценить особенности участка и стоимость предстоящих работ. С помощью лазерных 3D-сканеров создают модель ландшафта, на базе которой ведутся дальнейшие работы. В процессе строительства требуется промежуточный контроль геометрии будущих зданий: стен, углов, проемов и т.п. Лазерное сканирование справляется с этой задачей точнее и быстрее привычных измерительных технологий.

Основой для внешней или внутренней реконструкции часто является точная цифровая модель, на базе которой планируют изменения и дополнения в текущем интерьере или экстерьере. В этой сфере также незаменимы лазерные сканеры.

Дорожные сети и транспорт

Источник: autodesk.com

Лазерное сканирование становится неотъемлемой частью планирования и создания городских и загородных дорожно-транспортных сетей, тоннелей, пешеходных участков, железных дорог, портов. Технологию используют для оценки текущего состояния покрытий, планирования и оценки стоимости ремонтных работ, для получения моделей многолетних конструкций, например, мостов. Оборудование задействовано в проектировании, изготовлении, ремонте и тюнинге автомобилей, воздушного транспорта и судов.

Объекты коммунального хозяйства

Источник: 3dscanner.es

При помощи лазерных 3D-сканеров стала возможным быстрая оцифровка и документирование инженерных коммуникаций. Сканирование значительно экономит время при техническом обслуживании и реконструкции. Устройства работают дистанционно, минимизируют риски людей при работе в неблагоприятных условиях и на труднодоступных участках.

Нефтедобывающие установки

Источник: ramboll.com

Нефтедобывающие комплексы, расположенные в воде, нуждаются в постоянном контроле рабочих процессов. Объекты регулярно подвергаются неблагоприятным и переменчивым воздействиям окружающей среды: ветров разной силы и направлений, течений, перепадов температур и т. п. Лазерное 3D-сканирование становится неотъемлемой частью инспекции нефтедобывающих установок. Оборудование позволяет быстро определять и фиксировать деформации и другие повреждения, контролировать износ, рассчитывать сроки планового технического обслуживания, предотвращать аварии.

Судебная экспертиза

Источник: faro.com

На смену фотографиям и ручным измерениям в следственных процессах и судмедэкспертизе приходит лазерное 3D-сканирование. Приборы создают трехмерные модели мест происшествия с точной фиксацией расположения объектов и расстояний между ними. Данные используют в процессе досудебных и судебных разбирательств.

Другие области применения

Источник: news.microsoft.com

Лазерные 3D-сканеры облегчают и оптимизирует рабочие процессы в следующих областях:

• В картографии и геодезии — при создании планов местности, карт, географических информационных систем (ГИС).
• В археологии — при восстановления и сохранении древних артефактов.
• В палеонтологии — для создания отсутствующих частей найденных при раскопках скелетов.
• В медицине, в том числе пластической хирургии и стоматологии.

Обзор моделей и производителей

FARO Focus

Источник: ifworlddesignguide.com

FARO входит в пул популярных производителей лазерных сканирующих устройств. Новые приборы серии S модельного ряда Focus3D выделяются на фоне других сканеров легкостью и компактными размерами, а также возможностью работать в условиях яркого солнечного освещения и поддерживать связь с участком расположения при помощи GPS.

Сканер FOCUS 3D S 150 работает на расстоянии до ста пятидесяти метров, с точностью на максимальной дистанции до ±2000 мкм. Прибор используют в дизайне, архитектуре и строительстве, для оцифровки оборудования и других объектов.

Узнать больше об этой модели вы можете на сайте.

Источник: youtube.com

Focus3D S 350 сканирует с такой же точностью, как и предыдущий прибор, однако расстояние до объекта измерений увеличено до 0,35 км. Устройство разработано для работы вне помещений.

Источник: kkgeosystem.blogspot.com

SHINING 3D

Источник: shining3d.com

FreeScan — линейка известного китайского производителя цифрового оборудования SHINING 3D. Это универсальные лазерные ручные 3D-сканеры FreeScan X5 (X5+), FreeScan X7 (X7+) весом до 1 кг, с отличными набором профессиональных характеристик.

Основные параметры:
Технические характеристики

Creaform

Источник: foundry-planet.com

Отличительные особенности модельного ряда SCAN 3D компании Creaform — высокое качество сканирования в сочетании с простотой использования. Портативные лазерные сканеры HandySCAN 3D, MetraSCAN 3D обладают понятным интерфейсом, не требуют специальных навыков и сложного обучения пользователя.

Характеристики приборов:

ScanTech

Модельный ряд Handheld

Источник: cmmxyz.com

Серия устройств HandHeld Prince работает на базе синих и красных лазерных лучей, что позволяет сканировать с высокой точностью крупные и мелкие объекты. Сканеры могут работать в условиях яркого солнечного света и при недостаточном освещении. Благодаря компактному размеру, высокой скорости и детализации, оборудование широко используют в обратном проектировании, инспекции качества, оцифровке музейный, археологических и других объектов.

Основные характеристики:

Серия Composite

Источник: twitter.com

Кроме режима двойного сканирования KSCAN20 оснащен системой фотограмметрии, благодаря которой рабочая область прибора составляет 2,5м*3м с точностью до 35 мкм/м.

Синий и красный лазеры обеспечивают высокоскоростное сканирование до 650 тыс измерений в секунду с разрешением 0,01 мм.

Основные характеристики:

Области применение лазерных 3D-сканеров

Уменьшение финансовых и временных затрат в строительстве с помощью FARO Focus

Источник: autodesk.com

Инвестиции строительной компании Gilbane из США в приобретение лазерного сканера FARO Focus-S 350, ПО и подготовку сотрудников составили $60 000. На первый взгляд, сумма кажется слишком крупной для фирмы небольшого масштаба. Но, после проведения расчетов, руководство компании пришло к выводу, что вложения окупятся в кратчайшие сроки.

По словам директора Gilbane по 3D-проектированию Джона Точчи младшего, после внедрения новой дорогостоящей технологии компания начала использовать оборудование даже в тех сферах, где изначально не планировала. Специалистам удалось сэкономить $30 000 за один час работы Focus-S 350 и программного обеспечения Autodesk Revit.

Источник: autodesk.com

Построение цифровой модели воздуховодов и других систем позволили избежать ошибок при монтаже физических объектов, который мог занимать несколько недель. Использование FARO Focus при сборке водопроводных, электрических и механических установок помогло оптимизировать затраты на всех этапах работы

Кейс “Модернизация корпуса Университета Майами”

Источник: elevar.com

На момент начала работ в распоряжении архитекторов были чертежи, сделанные 85 лет назад, и чуть больше 4,5 тысяч квадратных метров старой постройки. Используя лазерный 3D-сканер, специалисты Gilbane оцифровали учебные площади за один рабочий день. Модернизация несущих конструкций, а также основных коммунальных систем: водопровода, электрики и вентиляции, базировалась на данных, полученных при сканировании.

Инспекция качества с помощью ScanTech

Источник: 3d-scantech.com

Преимущество технологии штамповки металла, перед ковкой и литьем, заключается в меньшем весе и толщине получаемых деталей. Использование пресс-форм дает высокую точность и максимальное соответствие полученных деталей заданным характеристикам, однако полностью не исключает отклонений и деформаций. Что, в свою очередь, может привести к трудностям при сборке готовых изделий и снижению качества продукции. Поэтому постоянная инспекция качества является необходимой составляющей производства.

Разобравшись в задачах производителя, специалисты ScanTech предложили проверять качество штампованных деталей при помощи лазерного сканера PRINCE. Возможность переключения режимов синего и красного лазера позволили устройству объединить функционал традиционных портативных и метрологических 3D-сканеров. Режим работы с активным лучом красного лазера обеспечивает быструю оцифровку предметов. В случае повышенных требований к точности и детализации, включают режим синего лазерного луча.

На фото представлены этапы работы:

1. Установка маркеров — занимает около двух минут.

Источник: 3d-scantech.com

2. Оцифровка детали — занимает около трех минут.

Источник: 3d-scantech.com

Источник: 3d-scantech.com

3. Выявление отклонений — длится 3 минуты.

Источник: 3d-scantech.com

Цифровая модель демонстрирует параметры и отклонения, позволяет исправлять ошибки на этапе проектирования. Кейс наглядно показывает, что процесс потребовал минимум времени и усилий.

Использование 3D-сканеров FARO в мировом турне Джастина Тимберлейка

Источник: disguise.one

Декорациями к программе Тимберлейка под названием «Man of the Woods» стали “ожившие” на сцене природные пейзажи. Сначала команда ScanLAB оцифровала ряд уголков леса в Американском штате Орегон. Затем лазерные проекторы направляли изображения над зрительным залом и сценой, рисуя удивительные картины Портлендского ландшафта на подвешенных в воздухе полупрозрачных полотнах.

Источник: faro.com

Для подготовки визуальных эффектов использовали два лазерных сканера Faro Focus X 330, программное обеспечение Faro Scene 6.2. Всего потребовалось 40 цифровых копий и 1 рабочий день в концертном зале.

Источник: www.esa.int

Учитывая ограниченное время для подготовки, большие площади поверхностей для демонстрации изображения и, соответственно, потребность в высоком разрешении картинки, создание визуальных эффектов в короткие сроки без использования выбранной технологии было невозможно.

Рекомендации по подбору лазерных 3D-сканеров

В обзоре мы познакомили вас с оборудованием лидеров рынка с отличной репутацией. Все описанные приборы имеют высокие рабочие показатели, поэтому мы рекомендуем обратить внимание на эти устройства для использования в различных сферах:

FARO Focus: Focus3D S350, Focus 3D S150.
Creaform: MetraSCAN 350 (350 Elite), MetraSCAN 750 (750 Elite), HandySCAN Black (Black Elite).
SHINING 3D: FreeScan X5 (X5+), FreeScan X7 (X7+).
ScanTech: KSCAN20, PRINCE 775, PRINCE 335.

Итоги

Источник: 3d-scantech.com

Рассмотренные примеры наглядно доказывают, что применение лазерного 3D-сканирования оптимизирует рабочие процессы во множестве сфер. Круг задач, решаемых при помощи лазерных 3D-сканеров, постоянно расширяется.

Купите профессиональный лазерный 3D-сканер в Top 3D Shop — опытные специалисты помогут подобрать наиболее подходящее для вашего бизнеса оборудование, ПО, предложат проект модернизации производства.

Общие сведения о лазерных сканерах | Артикул

Артикул

Лазерные сканеры обеспечивают практичное и экономичное решение для документирования сложных или крупных объектов.

Традиционно для съемки больших площадей использовались инструменты, производящие измерения в одной точке, такие как рулетки, фортепианная струна, отвесы, лазерные дальномеры и тахеометры. Хотя они являются привычными инструментами, они часто требуют много времени, часто занимая дни, недели или месяцы в зависимости от места. Кроме того, традиционные инструменты часто приводят к несоответствиям в измерениях от пользователя к пользователю, и в конечном итоге данные часто теряются, что может привести к каскадным неточностям.

В отличие от этого, лазерные сканеры — это бесконтактные устройства, которые захватывают миллионы дискретных точек данных для измерения объекта или пространства с использованием лазерной инфракрасной технологии, которая создает подробные трехмерные изображения за считанные минуты. Изображения содержат миллионы точек 3D-данных, известных как облако точек.

Итак, как им удается все это делать так быстро? Лазерный сканер излучает луч инфракрасного лазерного света на вращающееся зеркало, которое эффективно окрашивает окружающую среду светом. Головка сканера вращается, проводя лазером по объекту или области. Объекты на пути лазера отражают луч обратно в сканер, обеспечивая геометрию, которая интерпретируется в 3D-данные. В дополнение к измерению расстояния лазерные сканеры также выполняют измерения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, предоставляя полный набор данных измерений.

Лазерный сканер обычно собирает данные с помощью двух типов систем:

1. Времяпролетные системы: Также известная как система измерения импульсов, она работает, испуская один импульс лазерного света и определяя расстояние до объекта. конечной точки путем измерения времени, необходимого для отражения света обратно к датчику на сканере.
2. Системы с фазовым сдвигом: Точно так же эта система также использует излучаемый лазерный свет, но в этой системе интенсивность света модулируется с помощью определенных форм волны. Отражение картины интенсивности вытесняется ударом о поверхность объекта. Измерение смещения между отправленным и принятым лазерным сигналом обеспечивает точный расчет расстояния. Как правило, лазерные сканеры, использующие системы фазового сдвига, являются точными, быстрыми и предоставляют данные с высоким разрешением.

---

Применение и отрасли:

Лазерные сканеры универсальны, просты в использовании и перемещении, а также точны, что делает их идеальным инструментом для многих приложений и отраслей:

Правоохранительные органы и пожарная безопасность : Лазерный сканер с являются эффективными инструментами для документирования места преступления, реконструкции места аварии и аварии, анализа места пожара, судебно-медицинской экспертизы и многого другого. Лазерное сканирование экономит часы времени документирования и сохраняет цифровую копию сцен, которые могут быть уязвимы для окружающей среды.

Безопасность : Лазерные сканеры собирают очень подробные и ценные данные, используемые сотрудниками службы безопасности для спасения жизней при реагировании на потенциальные угрозы.

Страхование: Лазерные сканеры используются для документирования фактического состояния имущества в определенный момент времени, что полезно для определения базовой стоимости и обязательств, а также для документирования убытков, связанных с транспортными средствами, поврежденным имуществом или продуктами.

Нефть и газ : Лазерное сканирование хорошо подходит для проектирования, обслуживания и планирования на нефтяных платформах и нефтеперерабатывающих заводах. Они также очень полезны при документировании сложных конструкций трубопроводов, чтобы избежать проблем или ошибок при установке.

Наследие и историческое наследие : Лазерное сканирование может документировать сложную геометрию существующих зданий для их изучения, сохранения или восстановления.

Съемка участка: Лазерные сканеры могут использоваться для выполнения объемных расчетов, а также топографических и исполнительных съемок.

Строительство: Лазерное сканирование может обеспечить непрерывную проверку в полевых условиях на каждом этапе жизненного цикла строительного проекта, помогая прогнозировать и предотвращать ошибки и обеспечивая значительную экономию затрат, брака и времени.

Архитектурное и гражданское строительство : Лазерные сканеры полезны для получения исполнительной документации существующих зданий и разработки 3D-моделей в рамках планирования проекта.

Управление объектами и документация активов: Лазерное сканирование предоставляет точные данные о сложных фабричных и заводских установках, полезных при обслуживании и документировании активов и объектов.

В каждом сценарии применения лазерный сканер дает точные результаты за меньшее время и с меньшим количеством ошибок, чем другие, более традиционные методы. А в некоторых случаях, таких как документирование преступлений и аварий, сэкономленное время дает дополнительные преимущества, такие как возможность раньше открывать дороги для публики. В приложениях, требующих работы на открытом воздухе, лазерные сканеры могут документировать сложные области, где ненастная погода вызывает беспокойство.

Статья

Архитектура, проектирование и строительство

Аналитика общественной безопасности

Сбор данных и моделирование

Сборные конструкции

Контроль качества строительства

Дизайн-макет и проектирование

Цифровой двойник для управления активами и объектами

Исторический Консервация

Реконструкция после аварии

Исследование места преступления

Расследование поджогов

Планирование безопасности

Расследование отказов

Архитектура, проектирование, строительство

Оборона

Пожарно-спасательная служба

Судебно-техническая экспертиза

Геопространственные исследования

Страхование

Закон En

Поставщики измерительных услуг

Средства массовой информации и развлечения

Горнодобывающая промышленность

Национальная безопасность

3D-сканеры

Focus

Build & Construct

Awareness

Связанный контент

Как работает 3D-сканер?

 

Многие стратегии цифрового проектирования, обеспечивающие будущее разработки, производства, контроля качества и производства, начинаются с 3D-сканирования. 3D-сканеры работают с передовыми технологиями и специализированным программным обеспечением, чтобы создать инструмент, который обеспечивает революционные результаты. Для тех, кто все еще работает с механическими инструментами и традиционными технологиями координатно-измерительных машин (КИМ), 3D-сканеры служат простым способом перехода к передовым производственным и инженерным стратегиям. Продолжайте читать ниже, чтобы узнать больше о том, как работают 3D-сканеры и на что способна эта технология, чтобы вы могли начать пользоваться ее преимуществами прямо сейчас.

 

Принцип работы 3D-сканера

Работа 3D-сканера заключается в захвате данных с поверхности физического объекта для описания его формы в точном цифровом трехмерном формате. В отличие от данных измерений КИМ, высококачественные данные 3D-сканирования используются не только для проверки и анализа размеров. Полученные данные измерений обеспечивают более быстрый и доступный цифровой анализ и проверку с помощью визуального подробного метода отчетности. 3D-сканеры также работают для воспроизведения деталей в обратном инжиниринге, обеспечения соответствия, формы и функционирования компонентов в удаленных местах, проверки CAD-моделей 3D-печатных деталей и открывают двери для новых цифровых стратегий.

 

Какие существуют типы 3D-сканеров?

Существует множество различных типов 3D-сканеров для различных областей применения. Для создания цифровой модели любой физической детали требуется 3D-сканер для сбора точных данных для формирования ее геометрической идентичности, но не каждый тип 3D-сканера подходит для каждого типа приложения. Например, если вы занимаетесь домашним хобби, вы можете сделать простой 3D-сканер с помощью мобильного телефона или сделать 3D-сканер с помощью Microsoft Kinect. Однако, несмотря на то, что эти 3D-сканеры хорошо подходят для забавных проектов, они не обеспечивают точности производственного уровня и подробных требований. Для промышленного использования необходимо оборудование для 3D-сканирования метрологического класса.

 

Лазерный 3D-сканер — это еще один тип 3D-сканера, в котором используется специальное программное обеспечение и лазерный зонд для проецирования лазерной линии вдоль поверхности детали, в то время как сенсорные камеры непрерывно регистрируют изменение расстояния и формы лазерной линии, что приводит к сбору координат XYZ. В то время как эти сканеры являются быстрым способом сбора точек данных с физического объекта, другие 3D-сканеры, такие как 3D-сканеры структурированного света, могут собирать данные более высокого качества. 3D-сканеры структурированного света завоевали доверие благодаря своей высокой точности, поэтому они широко используются в производстве.

 

Как 3D-сканер работает со структурированным светом?

3D-сканер работает со структурированным светом, используя принципы триангуляции. Датчик проецирует точный рисунок смещающихся полос на поверхность детали, а две камеры фиксируют геометрию поверхности на основе искажения рисунка, вычисляя трехмерные измерения координат. 3D-сканер собирает и обрабатывает миллионы точек данных X-Y-Z в «облако точек», создавая подробный цифровой двойник объекта. Поскольку расстояние между датчиком, камерами и углами известно, применяется принцип триангуляции, обеспечивающий точные и надежные результаты измерений.

 

 

 

На этом изображении показано, как 3D-сканеры структурированного света также работают по принципу триангуляции. Источник света находится между двумя камерами, установленными под углом друг к другу, и проецирует гетеродинный полосообразный рисунок «бахромы» на поверхность физического объекта. Полосы меняют размер и направление во время сбора данных. Сенсорные камеры наблюдают за контрастом вдоль края полос и присваивают этим пикселям координаты X-Y-Z, быстро собирая точные, четкие данные сканирования, содержащие очень мало текстур. Затем программное обеспечение преобразует точки данных в видимые данные, которые составляют точную цифровую копию физической части.

 

Как 3D-сканер работает со светодиодной технологией?

3D-сканеры со структурированным светом традиционно использовали белый свет. Сегодня доступны различные цвета света, но наиболее популярными являются 3D-сканеры с синим светом, в которых используется светодиодная технология. Синий свет помогает фиксировать данные на более блестящих и темных поверхностях и отфильтровывает окружающий свет, присутствующий внутри лабораторий или в производственных цехах. В результате получается чистый, четкий и точный набор данных с низким уровнем шума.

 

Как работает 3D-сканер для обеспечения качества 4.0?

Концепция качества 4.0 включает в себя передовые производственные технологии для продвижения процессов обеспечения качества в будущее. Внедрение 3D-сканирования закладывает основу для этих модернизированных методов контроля размеров, устраняя при этом недостатки традиционных методов контроля качества и производства. Например, 3D-сканеры собирают данные, которые позволяют виртуально разобрать части и фрагменты объекта, не разрушая ничего физически. С помощью этих данных специалисты по качеству также находят проблемные области, ремонтируют детали, проверяют и тестируют объекты до того, как они будут физически запущены в производство. Высокая точность данных измерений позволяет быстро и надежно выполнять размерные расчеты, такие как сравнение CAD, секционный анализ, GD&T, тренд/SPC и многое другое.

 

Как работает 3D-сканер для стратегий цифровых двойников?

3D-сканеры работают как инструмент для доступа к концепциям цифровых двойников в Quality 4.0. Данные, полученные с помощью 3D-сканера, становятся цифровым двойником физического объекта; поэтому использование точного 3D-сканера имеет большое значение. 3D-сканеры подходят для многих приложений цифровых двойников, включая цифровую сборку. В этом методе инженеры соединяют данные 3D-сканирования из нескольких деталей в удаленных местах для сборки в программном обеспечении. Процесс цифровой сборки позволяет вам оценить соответствие таких компонентов до того, как физические детали будут произведены и отправлены в массовое производство.

 

3D-сканеры работают для обратного проектирования, используя данные сканирования физического объекта для создания 3D-модели CAD для усовершенствования продукта и архивирования. Устаревшие детали часто описываются в двухмерных чертежах, а не в трехмерных CAD-моделях. Точные 3D-сканеры позволяют воспроизводить старые детали с использованием точных трехмерных данных. 3D-сканер сканирует деталь, и полученные данные становятся эталоном для создания 3D-модели CAD, которую можно использовать для разработки новых пресс-форм, оснастки или новых деталей с такими же размерными характеристиками, как у исходного продукта, или усовершенствований инженерного продукта. Данные 3D-сканирования хорошего качества с водонепроницаемой сеткой также можно использовать для 3D-печати копии оригинала, что повышает эффективность обратного проектирования.

 

Как работает 3D-сканер для адаптивной обработки?

Адаптивная механическая обработка — это популярный процесс, популярный при обработке компонентов газотурбинных двигателей для аэрокосмической и энергетической промышленности, таких как аэродинамические поверхности, блиски, пресс-формы и штампы. При адаптивной обработке точные структурированные световые 3D-сканеры оцифровывают геометрию поверхности детали и отправляют данные обратно для обработки обновленных траекторий обрабатывающих инструментов, что позволяет вносить коррективы в реальном времени без необходимости изменять положение станка с ЧПУ и обратно.