3197489374

Całkowicie odmiennym od dotychczasowych - zastosowaniem techniki skanerowej - jest jej wykorzystanie do bezpośredniego 3D pomiaru obiektu [Ziajka, 2003]. Skanery laserowe służą do bardzo szybkiego, zdalnego pozyskiwania danych przestrzennych. Pracują one, wykorzystując laser impulsowy zintegrowany z kamerą cyfrową i komputerem. Dają one obecnie dokładne wyniki przy odległościach od 0.5 metra do około 100 metrów.

Sam proces pomiaru polega na wysyłaniu linii skanujących (ang. scan lines) do mierzonego obiektu, które skanują obiekt w kierunku pionowym. Uzyskuje się w ten sposób obraz zbioru punktów obiektu - „chmurę punktów” {ang. point cloud) - na ekranie komputera. Ten zbiór punktów jest graficzną reprezentacją setek tysięcy punktów odniesienia (ang. reference points), dla których znane są przestrzenne współrzędne x, y, z. Ściśle rzecz ujmując - współrzędne punktów uzyskane bezpośrednio z pomiarów są współrzędnymi biegunowymi (dwa kąty i odległość), transformowanymi później do układu kartezjańskiego. Pozyskane dane mogą być następnie wykorzystane do tworzenia modeli 3D obiektów, bądź dowolnych ich rzutów 2D, dając dokładność milimetrową.

Skanery laserowe stwarzają możliwość pomiaru około 800 punktów na sekundę, są więc niezwykle szybkim narzędziem do pozyskiwania danych, pomiary mogą być wykonywane zarówno w dzień, jak i w nocy - skaner nie ma specjalnych wymagań co do warunków oświetleniowych ani pogodowych. Skaning laserowy stwarza możliwość tworzenia modeli 3D dużych obiektów o bardzo skomplikowanej strukturze.

Zasadniczym problemem (opracowania danych pomiarowych) jest sposób powiązania „chmury punktów” z pomiarów z lokalnym układem współrzędnych; odbywa się to na bazie co najmniej trzech punktów kontrolnych i sprowadza do matematycznej transformacji z jednego układu do drugiego.

Opracowanie danych pomiarowych ze skanera umożliwia oryginalne oprogramowanie.Warto zwrócić uwagę na to, że przy wykonywaniu pomiarów skanerem laserowym, obszary z elementami, które nie są przedmiotem pomiarów (ruch samochodowy i pieszy na ulicach, krzaki), nie stwarzają problemu. Surowe dane pomiarowe są odpowiednio opracowywane w celu uczytelnienia obrazu; można wtedy usunąć informacje nieistotne.

Pojedyncze „skany” łączy się zwykle ze sobą, by pokazać obraz większych obszarów, czy obiektów. Na oryginalne dane ze skanera można nałożyć siatkę o dowolnym rozmiarze i uzyskać zbiór punktów ze współrzędnymi naroży tej siatki, bądź też automatycznie wygenerować warstwice na wskazanym obszarze.

Możliwe jest również inne modelowanie danych. Efektem finalnym może być gładki, barwny obraz mierzonego obiektu, powstały poprzez pokrycie teksturą powierzchni utworzonej przez szkielet punktów.

Dane ze skanera mogą być również eksportowane do programów typu CAD (np. MicroStation®, AutoCAD®) celem dalszej ich obróbki w zależności od założeń wykonywanego projektu. Możliwe będzie więc opracowanie kompletnego modelu 3D, który pozwoli na wirtualny przelot (ang. fly-through) przez obiekt taki jak budynek, jaskinia itp. Skaning laserowy stwarza możliwość szybkiego pomiaru elementów konstrukcyjnych, a następnie ich przestrzennej wizualizacji. Wykorzystując oprogramowanie skanera, poszczególne punkty należy przekonwertować do obiektów geometrycznych takich jak konkretne elementy konstrukcyjne.

Wśród szerokiej gamy zastosowań skanera laserowego warto wymienić kilka z dziedziny pomiarów inżynieryjno przemysłowych, z zaznaczeniem jego zalet w poszczególnych przypadkach. Tworzenie cyfrowych modeli 3D obiektów o skomplikowanej konstrukcji - końcowy model konstrukcji obiektu daje dokładne informacje o jego geometrii przestrzennej, umożliwiając dowolną wizualizację zarówno 3D jak i 2D całego obiektu czy wybranych jego fragmentów.

12