47506 (Лазерное сканирование)

Оглавление

Введение

1. Аппаратура и программное обеспечение

1.1 Описание сканирующей системы

1.2 Технические характеристики

1.3 Программное обеспечение Cyclone 6.0

1.3.1 Cyclone-SCAN - управление сканером

1.3.2 Cyclone-REGISTER - уравнивание облаков точек

1.3.3 Cyclone-MODEL - измерения, моделирование и чертежи

1.3.4 Leica Cyclone - VIEWER и VIEWER PRO – измерения и визуализация объектов

1.3.5 Leica COE (Cyclone Object Exchange) - обмен данными

1.3.6 Cyclone CloudWorx для AutoCAD

2. Возможности сканирующей системы

2.1 Основы технологии лазерного сканирования

2.2 Принцип работы сканирующей системы

2.3 Задачи, решаемые с помощью лазерного сканирования

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В настоящее время для решения строительных и архитектурных задач широко используется тахеометрическая съемка, которая позволяет получить координаты объектов, а затем представить их в графическом виде. Тахеометрическая съемка позволяет проводить измерения с точностью до нескольких миллиметров, при этом скорость измерения тахеометра не более 2 измерений в секунду. Такой метод эффективен при съемке разреженной, незагруженной объектами площади. Очевидными недостатками такой технологии являются малая скорость проведения измерений, и неэффективность съемки загруженных площадей, таких как фасады зданий, заводов с площадь превышающей 2 га, а так же малая плотность точек на 1м2.

Одним из возможных способов решения данных проблем является применение новых современных технологий исследования, а именно лазерного сканирования.

Лазерное сканирование – технология, позволяющая создать цифровую трехмерную модель объекта, представив его набором точек с пространственными координатами. Технология основана на использовании новых геодезических приборов – лазерных сканеров, измеряющих координаты точек поверхности объекта с высокой скоростью порядка нескольких десятков тысяч точек в секунду. Полученный набор точек называется «облаком точек» и впоследствии может быть представлен в виде трехмерной модели объекта, плоского чертежа, набора сечений, поверхности и т.д.

Более полную цифровую картину невозможно представить никаким другим из известных способов. Процесс съемки полностью автоматизирован, а участие оператора сводится лишь к подготовке сканера к работе.

1. Аппаратура и программное обеспечение

1.1 Описание сканирующей системы

В состав сканирующей системы входит: транспортный ящик, трегер, штатив, Ethernet-кабель связи сканера с компьютером, кейс с принадлежностями (аккумулятор, кабель соединения сканера и аккумулятора, зарядное устройство), программное обеспечение Cyclone 6.0

Рис. 1 Сканирующее устройство Leica Scan Station 2.

Сканирующее устройство имеет подвижную часть и неподвижную (рис.1). На подвижной части прибор имеет два рабочих окна, фронтальное и верхнее, видимая область этих окон называется полем зрения прибора. Сканируемая область сканера 3600 по горизонтали и 2700 по вертикали.

На неподвижной части находятся индикаторы «готовности» и три входа: два под аккумуляторы, один под Ethernet – подключение. Внутри сканера установлена система зеркал, управляемых специальными двигателями, которые направляют сканирующий лазер под нужным углом сканирования.

1.2 Технические характеристики

Технические характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1 Технические характеристики сканера.

1.3 Программное обеспечение Cyclone 6.0

Программное обеспечение играет чрезвычайно важную роль в быстрой и эффективной обработке «облаков точек», полученных в результате съемок высокого разрешения. Cyclone включает полный набор программных модулей для наиболее удобной обработки облаков точек.

Cyclone – это набор программных модулей Leica HDS (рис.2), который считается многими специалистами, работающими в области лазерного сканирования, настоящим стандартом для решения задач сканирования, визуализации, измерения, построения трехмерных моделей и чертежей, анализа данных и представления результата в традиционной форме или для решения других задач. С применением модуля Cyclone CloudWorx процесс обучения сводится к изучению использования трехмерных облаков точек в программных комплексах САПР.

Рис. 2 Общий порядок обработки облаков точек в Cyclone.

Cyclone — программный комплекс, который предоставляет весьма широкий набор средств для различных вариантов обработки трехмерных данных лазерного сканирования в инженерии, геодезии, строительстве и других областях применения.

Всеобъемлющая полнота трехмерных облаков точек является основным достоинством по сравнению с другими источниками геометрической информации. Уникальная архитектура программы Cyclone основана на объектно-ориентированной базе данных, работающей по технологии Клиент/Сервер. Это технология предоставляет самую высокую скорость отображения данных при обработке проектов лазерного сканирования. Программа Cyclone дает возможность эффективно управлять данными лазерного сканирования, при этом сохраняется прозрачность обслуживания базы данных, то есть не требуются какие-либо специальные знания по управлению баз данных. Все данные - облака точек, изображения, топопривязка, результаты уравнивания, измерения, модели объектов и многое другое хранятся в одном файле. Тем самым нет необходимости перезаписывать или пересылать информацию из одного модуля в другой и т.д.

Технология Клиент/Сервер позволяет одновременно работать до 10 специалистов над одним проектом.

Для ускорения работы можно перейти в однопользовательский режим. Тем самым увеличение скорости отображения и обработки массивов точек составляет до 2-4 раз.

Cyclone состоит из отдельных модулей, встраиваемых в единую программную оболочку. Различные модули предназначены для решения отдельных задач общего процесса обработки данных трехмерного лазерного сканирования.

1.3.1 Cyclone-SCAN - управление сканером

Cyclone-SCAN - это модуль для управления работой сканера Leica ScanStation 2. Пользователь может настраивать плотность сканирования, фильтрацию данных, создавать собственные макрокоманды, сканировать и автоматически распознавать плоские и сферические визирные цели Leica Geosystems HDS. При всем функциональном богатстве работать с Cyclone-SCAN очень легко из-за простого и понятного интерфейса.

Функциональные возможности Cyclone-Scan:

• Пространственное перемещение, масштабирование, разворот в режиме реального времени, изменение цвета точек по материалам цифровой фотографии или по другим условиям для точек, поверхностей и смоделированных тел.

• Трехмерная визуализация во время сканирования

• Регулирование уровня детализации облаков точек и трехмерных моделей для ускорения визуализации.

• Настройки для быстрой переотрисовки облаков точек в сетях треугольников (TIN)

• Прореживание облаков точек (каждая n-ная точка)

• Визуализация облаков точек по значению интенсивности или по цвету

• Ограничение объема визуализируемых точек по выбранному региону или срезу для быстрого черчения

• Предварительная установка среднего расстояния до объекта по единичному направленному измерению

• Автоматическое создание цифровой мозаики для панорамного снимка

• Панорамный просмотр для цифрового изображения

• Геодезическая привязка по пунктам известного геодезического обоснования

• Установка высоты инструмента перед сканированием

• Установка высоты визирной цели

• Функция Установи-и-сканируй (Point-and-scan) QuickScan™ для интерактивной установки горизонтального окна съемки

• Фильтрация для возможного исключения «лишних» данных:

1. Ограничение области сканирования по прямоугольнику или произвольному многоугольнику

2. Ограничение диапазона по дальности

3. Ограничение по интенсивности отраженного сигнала

4. Все предварительные установки настройки сканирования могут быть записаны и вызваны в любой момент. Есть готовый список стандартных установок сканирования

5. Настройка качества проверки совмещения

• Измерения расстояний, площадей и объемов по отдельным точкам и по готовым моделям:

1. Наклонные расстояния

2. Расстояния DX, DY, DZ

3. Создание и редактирование подписей

4. Создание и управление слоями

5. Назначение цветов и материалов объектам

6. Просмотр с позиции сканера и указание его местоположения

7. Искусственная настройка подсветки точек и моделей

8. Сохранение/вызов текущих сцен

9. Сохранение сцены в качестве файла с изображением (screen-shot)

10. Автоматизация при сканировании визирных марок HDS

• Входные форматы:

1. ASCII (XYZ, SVY, PTS, PTX, TXT)

2. Cyclone Object Exchange (COE) (COE Data Transfer Products)

3. BMP, JPEG, TIFF

• Выходные форматы:

1. ASCII (XYZ, SVY, PTS, PTX, TXT)

2. BMP, JPEG, TIFF

3. Cyclone Object Exchange (COE) format (COE Data Transfer Products)

1.3.2 Cyclone-REGISTER - уравнивание облаков точек

В Cyclone-REGISTER есть все функции для быстрого и точного уравнивания облаков точек, сделанных с различных точек съемки. Cyclone-REGISTER автоматически распознает стандартные визирные марки Leica Geosystems HDS, а также связывает сканы по характерным связующим точкам без визирных марок. Это дает возможность оптимального распределения количества точек стояния и визирных марок и экономит время работы в поле и в офисе.

В Cyclone-Register есть две технологии уранивания облаков точек: