Skanowanie laserowe. Czym jest i jakie ma zastosowania?

Czym jest skanowanie laserowe?

Skanowanie laserowe to nowoczesna technologia pomiarowa wykorzystująca skanery laserowe. Instrumenty te mierzą odległość od obiektów lub obszarów otaczających skaner i jednocześnie zbierają informacje kątowe z serwomotorów odpowiedzialnych za obracanie skanera w płaszczyźnie poziomej i pionowej. W wyniku takich pomiarów otrzymujemy pojedynczy skan, który zawiera miliony punktów. W zależności od mierzonego obiektu lub obszaru, należy wykonać niezbędną liczbę skanów, aby uzyskać pełne pokrycie obiektu. Następnie, w procesie zwanym rejestracją, poszczególne skany są łączone w całość - chmurę punktów, która jest cyfrową reprezentacją obiektu. Ta chmura punktów może być wykorzystywana bezpośrednio w aplikacjach CAD do pomiarów i wizualizacji lub może służyć jako podstawa do dalszego przetwarzania przy użyciu różnych aplikacji, takich jak programy do tworzenia modeli 3D.

Rodzaje skanerów laserowych

Oto główne rodzaje naziemnych skanerów laserowych:

• Skanery laserowe czasu lotu (ToF): Skanery te obliczają odległości, mierząc czas potrzebny impulsowi laserowemu na powrót z obiektu.
• Skanery laserowe fazowe: Światło emitowane przez skaner laserowy o różnych długościach jest porównywane, a przemieszczenie jest określane na podstawie przesunięcia fazowego.
• Laserowe skanery triangulacyjne: Skaner mierzy zniekształcenie wiązki lasera spowodowane kształtem obiektu, umożliwiając obliczenie odległości.

Skanowanie laserowe - zalety i wady

Skanowanie laserowe posiada następujące zalety

• niezwykle szybkie i wydajne gromadzenie dużych ilości danych
• wysoka dokładność
• możliwość skanowania złożonych obiektów
• możliwość ponownego wykorzystania tych samych danych w różnych projektach i przez różnych kontrahentów
• możliwość prezentacji danych na kilka sposobów, takich jak chmury punktów czy internetowe przeglądarki danych
• chmury punktów mogą być wykorzystywane we wszystkich uznanych programach CAD i systemach takich liderów oprogramowania przemysłowego jak AVEVA, Intergraph, Bentley czy Autodesk
• ograniczony czas poświęcony na pomiary na miejscu
• bezkontaktowa technologia zmniejszająca potrzebę fizycznego dostępu geodetów do niebezpiecznych lub trudno dostępnych obszarówzw, tym samym zwiększając bezpieczeństwo.

Wadami skanowania laserowego są

• wrażliwość skanerów na niektóre warunki, takie jak niska lub wysoka temperatura
• ograniczone pokrycie powierzchni odbijających światło
• drogi sprzęt i oprogramowanie, co może skutkować nieefektywnością kosztową zakupu skanera do projektów o małej skali.

Podsumowując, skanowanie laserowe oferuje niezwykłą wydajność, precyzję i zasięg, ale początkowa inwestycja może być wyzwaniem dla mniejszych przedsięwzięć.

Zastosowania skanowania laserowego

Technologia skanowania laserowego 3D ma szeroki zakres zastosowań w różnych dziedzinach:

1. Zastosowania w przemyśle:

• Nowe inwestycje: Skanowanie laserowe jest wykorzystywane tam, gdzie nowo wybudowany obiekt musi być wpasowany w istniejące otoczenie lub infrastrukturę.
• Inżynieria odwrotna: Pomaga odtworzyć fizyczne obiekty w formie cyfrowej, co jest przydatne przy przeprojektowywaniu lub ulepszaniu istniejących obiektów.
• Montaż: Skanowanie laserowe pomaga w dopasowywaniu komponentów podczas montażu.
• Dokumentacja powykonawcza: Technologia ta jest wykorzystywana tam, gdzie w zakładzie brakuje dokumentacji powykonawczej, a konieczne jest uchwycenie istniejącej geometrii obiektu na potrzeby dalszych działań, takich jak projektowanie inżynierskie, modernizacje itp.

2. Pomiary w ramach projektów architektoniczno - budowlanych:

• BIM: Skanowanie laserowe rejestruje szczegółowe dane w celu tworzenia dokładnych modeli 3D budynków i infrastruktury.
• Konserwacja zabytków: Pomaga w dokumentowaniu historycznych budynków i stanowisk archeologicznych.
• Topografia miejska: Skanowanie laserowe zapewnia precyzyjne dane wysokościowe do planowania i rozwoju obszarów miejskich.

3. Górnictwo i geologia:

• Obliczenia objętościowe: Skanowanie laserowe pomaga oszacować objętość hałd i monitorować prace wydobywcze.
• Analiza stabilności zboczy: Ocenia stabilność ścian skalnych i zboczy na obszarach górniczych.

4. Kryminalistyka i badanie miejsc zbrodni:

• Skanery laserowe pomagają w dokumentowaniu miejsc zbrodni, rejestrując dokładne dane przestrzenne na potrzeby dochodzeń śledczych.

5. Stomatologia i medycyna:

• Ortodoncja: Skanowanie laserowe jest wykorzystywane do tworzenia cyfrowych wycisków zębów.
• Protetyka i implanty: Precyzyjne pomiary pomagają w projektowaniu niestandardowych implantów dentystycznych.

6. Kontrola wymiarów mechanicznych:

• Skanowanie laserowe weryfikuje wymiary i tolerancje części mechanicznych.

7. Architektura i budownictwo:

• Dokumentacja powykonawcza: Skanowanie laserowe rejestruje istniejące konstrukcje na potrzeby projektów renowacji lub przebudowy.
• Monitorowanie postępu budowy: Śledzi postęp budowy poprzez porównywanie skanów w czasie.

8. Branża rozrywkowa i wirtualna rzeczywistość:

• Skanowanie laserowe rejestruje rzeczywiste środowiska na potrzeby gier wideo, filmów i wirtualnej rzeczywistości.

9. Monitorowanie środowiska:

• Zarządzanie lasami: Skanowanie laserowe ocenia wysokość drzew, gęstość koron drzew i stan lasów.
• Badania erozji wybrzeża: Mierzy zmiany w krajobrazach przybrzeżnych w czasie.
• Ochrona zboczy: Skanowanie laserowe wspiera proces monitorowania kształtu terenu w celu ochrony przed spadającymi skałami lub lawinami.

10. Transport i infrastruktura:

• Pomiary linii kolejowych i autostrad: Skanowanie laserowe dostarcza dokładnych danych do wyznaczania torów i projektowania dróg.
• Inspekcje mostów: Pomaga ocenić stan mostów i wykryć ich wady konstrukcyjne.

Usługi skanowania laserowego oferowane przez Capnor

Capnor specjalizuje się w skanowaniu laserowym dla przemysłu naftowego i gazowego, chemicznego, stoczniowego, energetycznego, celulozowo-papierniczego i budowlanego.

Naszymi głównymi klientami są

• rafinerie
• platformy wydobywcze
• zakłady chemiczne
• armatorzy
• elektrownie i elektrociepłownie
• biura projektowe
• warsztaty i stocznie

Zatrudniamy wysoko wykwalifikowany personel z wieloletnim doświadczeniem popartym regularnymi szkoleniami branżowymi, takimi jak BOSIET, EBS, HUET & CA-EBS, Fall Protection i inne. Dysponujemy również najnowocześniejszym sprzętem i oprogramowaniem. Od lat posiadamy certyfikat ISO 9001:2015, co świadczy o dbałości o jakość naszych projektów. Realizujemy różnorodne projekty na całym świecie.

Czym jest chmura punktów?

Chmura punktów to zbiór milionów trójwymiarowych punktów, z których każdy opisuje dokładną lokalizację powierzchni danego obiektu lub obszaru. Punkty te powstają w wyniku pomiarów prowadzonych przez skanery laserowe lub systemy LiDAR. Każdy punkt zawiera współrzędne X, Y, Z, a często również dodatkowe informacje, takie jak kolor (RGB), intensywność odbicia lub czas pomiaru.

Chmura punktów jest podstawowym i uniwersalnym wynikiem skanowania laserowego, wykorzystywanym do:

• tworzenia modeli 3D obiektów i infrastruktury,
• wykonywania dokładnych pomiarów bez potrzeby powrotu na miejsce skanowania,
• wykrywania kolizji projektowanych instalacji z istniejącą infrastrukturą,
• inżynierii odwrotnej i analizy zmian geometrycznych w czasie,
• integracji z oprogramowaniem CAD, BIM lub systemami GIS.

Chmury punktów można dalej przetwarzać do postaci siatek trójkątów (mesh), modeli powierzchniowych (NURBS) lub modeli bryłowych (solid), co pozwala na ich szerokie zastosowanie w inżynierii, architekturze, przemyśle i ochronie środowiska.

Rodzaje skanerów laserowych

Technologia skanowania laserowego obejmuje różne typy urządzeń i metody pomiaru, dostosowane do specyfiki obiektu, środowiska i celu skanowania. Wyróżniamy:

Naziemny skaning laserowy (TLS – Terrestrial Laser Scanning)

Stacjonarne skanery laserowe montowane na statywach. Umożliwiają bardzo dokładne pomiary obiektów budowlanych, przemysłowych i terenowych z jednego lub wielu punktów. Stosowane m.in. w budownictwie, inwentaryzacji przemysłowej i dokumentacji architektonicznej.

Mobilny skaning laserowy (MLS – Mobile Laser Scanning)

Systemy montowane na pojazdach (samochodach, quadach, wózkach szynowych), które wykonują skanowanie w ruchu. Stosowane głównie do mapowania dróg, linii kolejowych, infrastruktury miejskiej. Pozwalają na szybkie pozyskanie danych z dużych odcinków terenu.

Lotniczy skaning laserowy (ALS – Airborne Laser Scanning)

Skanery instalowane na pokładach samolotów lub dronów. Umożliwiają pozyskanie danych z dużych obszarów, często z bardzo wysoką rozdzielczością (np. w leśnictwie, hydrologii, planowaniu przestrzennym). Doskonale sprawdzają się przy tworzeniu numerycznych modeli terenu (NMT).