Skanery 3D oraz ich zastosowanie

Pojęcie skanera 3D oraz zasada działania

Skanery 3D, a dokładniej skanery 3D dalekiego zasięgu są to urządzenia, które służą do pomiaru otaczającej nas przestrzeni i zapisują w postaci tzw. chmury punktów. Może ona zawierać miliony, a nawet miliardy punktów, każdy opisany współrzędnymi x,y,z oraz opcjonalnie kolorem oraz współczynnikiem odbicia. Współczynnik odbicia informuje nas o tym, jak dobrze dana powierzchnia odbija światło. Im lepiej odbija, tym ten współczynnik będzie większy.
                                                                                                                           

Chmura punktów pokolorowana według: intensywności odbicia w skali kolorystycznej, w skali szarości oraz z rzeczywistym kolorem

Większość skanerów używanych w pomiarach obiektów o wielkości od kilku metrów do nawet kilkunastu kilometrów wykorzystuje do pomiaru światło laserowe. Skaner wysyła wiązkę takiego światła, która następnie odbija się od skanowanej powierzchni i jej część wraca do skanera. Urządzenie mierzy albo czas przelotu wiązki w obie strony, albo różnicę fazy między wiązką odbitą a wysłaną. Dzięki tym danym jest w stanie zmierzyć odległość punktu od skanera.

Podział skanerów 3D

Skanery 3D możemy przede wszystkim podzielić według metody pomiaru. Skanery stacjonarne (jak np. Faro Focus lub Topcon GLS2000) stoją w jednym miejscu (najczęściej na statywie) i skanują praktycznie wszystko dookoła siebie. Jednak  ponieważ mogą zeskanować tylko to co jest widoczne z ich perspektywy, to w większości przypadków trzeba wykonać kilka skanów z różnych pozycji, aby zmierzyć cały obiekt.

Przykłady skanerów stacjonarnych

Są też skanery mobilne (jak np. skanery GeoSLAM, Topcon IPS3) które podczas pomiaru poruszają się zamontowane na pojazdach, albo trzymane w dłoni przez operatora. W tym przypadku pomiary nie dzielą się na stanowiska, lecz na sesje pomiarowe, każda z przypisaną trajektorią po której poruszał się skaner.

Przykłady skanerów mobilnych

Skan ze skanera stacjonarnego (widoczne stanowiska skanera).

Skan ze skanera mobilnego (trajektoria skanera odzwierciedlona jest czerwoną linią).

Wykorzystanie skanera 3D w geodezji oraz w innych branżach

W geodezji skanery najczęściej wykorzystywane są w sytuacji gdy potrzebne jest więcej danych niż tylko pojedyncze punkty lub gdy należy zmierzyć duży obszar terenu w możliwie najkrótszym czasie.
W przeciwieństwie do pomiarów klasycznymi metodami (odbiorniki GPS, tachimetry) mierzymy całą przestrzeń i potem z wyników wybieramy te punkty, obszary, obiekty, które nas interesują. Skanowanie 3D może być wykorzystane przy inwentaryzacji budynków, zakładów przemysłowych, do pomiarów płaskości, poziomowości czy pionowości. Można sprawdzić odchyłki rzeczywistego obiektu względem projektu.

Sprawdzanie poziomowości posadzki

Model 3D CAD powstały na bazie skanu

Wybierając skaner przede wszystkim trzeba zwrócić uwagę na poziom dokładności i szczegółowości na jakim nam zależy. Jeśli pomiar musi cechować się milimetrowymi dokładnościami to lepszym wyborem będą skanery stacjonarne, w przypadku zastosowań geodezyjnych świetnie nada się skaner Topcon GLS-2000 z racji na jego możliwości dopasowania skanów metodami geodezyjnymi (stanowisko-nawiązanie, wcięcie).

Jeśli z kolei musimy zeskanować duże obszary (całe budynki, zakłady, duże powierzchnie terenu) w krótkim czasie i centymetrowa dokładność będzie wystarczająca, to lepszym wyborem będą skanery mobilne jak np. GeoSLAM ZEB-Horizon, skanery LiDAR jak np. GVI LiAirV).

Inne zastosowanie skanerów 3D

Skanery 3D wykorzystywane są również w architekturze przy pomiarze budynków, w przemyśle do kontroli jakości dużych obiektów, w muzealnictwie i archeologii to skanowania zabytków lub stanowisk archeologicznych, leśnictwie czy w kryminologii do dokumentowania miejsc zdarzeń.

Skan zabytkowego kościoła

Rekonstrukcja wypadku z wykorzystaniem skanu 3D