3D наземные лазерные сканеры - Вопросы по 3D наземным лазерным сканерам - Leica Geosystems

Вопросы

В чем различие лазерных сканеров?
Что лучше окно поля зрения 40 на 40 градусов или 270 на 360?
От чего зависит дальность измерений?

Почему сканер иногда сканирует объекты значительно дальше, чем заявлено в паспорте?

От чего зависит скорость измерений?
От чего зависит точность измерений?
Что еще может влиять на точность?
Как отражается плотность измерений на качество информации?
Зачем нужна в сканере цифровая камера?
Какие источники питания предназначены для работы со сканером?

Ответы

В чем различие лазерных сканеров?
Лазерные сканеры отличаются по следующим основным техническим характеристикам:
1.       обзорность или рабочее поле зрения.
2.       дальность измерений
3.       скорость измерений
4.       точность отдельного измерения
5.       плотность измерений
6.       размер лазерного пятна
7.       наличие встроенной цифровой камеры
Существует множество других характеристик, таких как возможности настройки для сканирования, электропитание, размеры и общий вес оборудования и т.д.

Что лучше окно поля зрения 40 на 40 градусов или 270 на 360?
Чем больше рабочее окно поля зрения, тем больше возможности для съемки. Окно 40 на 40 градусов предусматривает более частую перестановку сканера во время съемки.
К примеру, есть задача отсканировать фасад здания размером 100м в длину и 20м в высоту. Максимальное расстояние, на которое можно отодвинуть сканер от снимаемого объекта равно 20м. Значит, за одни раз (скан) можно отсканировать поверхность 16 на 16м.
Итого, для сканирования фасада целиком необходимо произвести 14 сканов:
Применение сканера с полем зрения 270 на 360 градусов дает возможность отсканировать фасад за один скан.
Почему надо переставлять сканер с полем зрения 270 на 360 градусов, если весь объект виден с одной точки?
Необходимо иметь в виду, что при больших углах наклона лазерный луч отражается от большей поверхности, чем, если бы сканер находился перпендикулярно к объекту съемки. Чем больше пятно, тем большую поверхность оно покрывает, тем больший импульс (по времени) возвращается в сканер, соответственно, тем меньше точность измерений. Поэтому, необходимо всегда выбирать компромиссное решение – ограничивать поле зрения и переустанавливать сканер для получения максимально точных измерений.
Принцип импульсных измерений:

От чего зависит дальность измерений?
От мощности лазера и чувствительности приемного устройства.

Почему сканер иногда сканирует объекты значительно дальше, чем заявлено в паспорте?
Обычно производитель указывает дальность измерений совместно с характеристикой коэффициента отражения. Чем снимаемый объект светлее, тем больше его коэффициент отражения и тем дальше работает сканер.
Пример.
Дальность действия 100м при коэффициента отражения 10%
При коэффициенте отражения 80% дальность действия увеличивается до 250-300м

От чего зависит скорость измерений?
Скорость измерений зависит от:
-          дальности
-          коэффициента отражения объекта
-          разрешения (плотности) измерений
-          у двухоконных сканеров (HDS3000) дополнительно тратится время на переключение между нижним и верхним окном

От чего зависит точность измерений?
Точность измерений зависит от нескольких параметров:
1. точность определения расстояния
2. точность определения вертикального и горизонтального угла
D_pos = √(s² + x² + y²)
где
s – точность измерения расстояния
x – точность измерения горизонтального угла
y – точность измерения вертикального угла
Leica гарантирует точность отдельного измерения 6мм на расстоянии 50м.
s=4мм
x=3мм
y=3мм
D_pos= √(16 + 9 + 9) = √34 ≈ 6мм

Что еще может влиять на точность?
Причины, влияющие на точность:
1.       угол наклона к снимаемой поверхности
2.       размер лазерного пятна
3.       сложность поверхности
Чем больше отклонение от перпендикуляра – тем больше поверхности захватывает лазерное пятно.
Чем больше лазерное пятно, тем меньше деталей можно снять (по аналогии сравнения двух цифровых фотокамер, одна с большим количеством мегапикселов, другая с малым)
Влияние сложности поверхности и размера лазерного пятна можно проследить ниже на слайдах:

Как отражается плотность измерений на качество информации?
Чем меньше расстояние между ближайшими измерениями, тем более детальную картину можно увидеть на результате сканирования.

с разрешением 5мм с разрешением 15мм

Зачем нужна в сканере цифровая камера?
Каждый импульс возвращает не только расстояние, но и информацию о цвете объекта, которая выражается в коэффициенте отражающей способности поверхности.
Сканеры Leica HDS2500 и HDS3000 очень точно передают информацию об изменении цветовой гаммы:
Очень многие заказчики не хотят работать в псевдоцветах или оттенках серого, которые получаются за счет полученной информации при сканировании. Для этого все точки скана окрашиваются в соответствии с фотографией, сделанной с той же точки сканирования.
Сразу же встает вопрос о правильности совмещения цветовой информации с точками на скане. Для наилучшего совмещения необходимо, чтобы фотокамера находилась в той же точке, что и измерительная система сканера. Такая технология установлена в сканере HDS3000.

Сканеры Leica ScanStation 2 (ScanStation, HDS3000, HDS2500) имеют встроенную фотокамеру, которая откалибрована для наилучшего совмещения фотографии и облака точек.

В сканерах Leica ScanStation 2 (ScanStation, HDS3000) применена система совмещения множества фотографий, сделанных с одной точки установки сканера. Все 111 фотографий, полученных для полного визуального обзора 360 градусов по горизонтали и 270 по вертикали, совмещены как одна сферическая фотография.

Оттенки псевдоцветов, полученных при измерении сканером - результат определения коэффициента отражения поверхности.

"Собранные" в сферическое изображение несколько снимков, полученных при фотографировании сканером ScanStation.

Какие источники питания предназначены для работы со сканером?

В комплекте со сканером ScanStation 2 (ScanStation, HDS3000) поставляются два источника питания. Каждый из них имеет емкость, способную питать сканер непрерывно в течение 3 часов.

Блок питания для сканера и укладочный ящик для него

Для того, чтобы сканер мог работать непрерывно, в нем предусмотрено два порта для подключения источников питания.

Порты для подключения источников питания и кабеля данных. Находятся в нижней (невращающейся части) сканера.

В качестве дополнительных аксессуаров можно приобрести источник питания от сети 220В и кабель для подзарядки от автомобильного прикуривателя.

Источник питания от сети 220В.

Существует также кабель для подзарядки батарей от автомобильного прикуривателя. Он предназначен только для небольшой дозарядки аккумуляторов или питания сканера при исключительных ситуациях. Не рекомендуется длительное время подключать сканер с его помощью.

Кабель для подзарядки аккумуляторов (питания сканера) от автомобильного прикуривателя.

НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ подключать сканер к нестабильным источникам питания, например, к различным бензо-генераторам без специальных мощных фильтров!