Новые модели лазерного сканера FARO Focus3D

Павел Музыкин
Начальник отдела координатно-измерительного оборудования ООО «ТЕСИС»

В октябре 2013 года на выставке «Интергео» в Германии фирма Faro Technologies представила новый лазерный сканер наземного базирования FARO Focus3D X330, а в начале марта 2014-го анонсировала новую бюджетную модель FARO Focus3D X130. Две модели отличаются между собой только рабочей дальностью и базовой комплектацией.

Модели лазерного сканера FARO Focus3D не перестают удивлять рынок. Время показало, что небольшой размер, малый вес, низкая цена, увеличенный диапазон измерений, расширенные возможности сканирования — всё это становится ключевыми элементами инновационного развития лазерных технологий фирмы FARO. Сегодня сканер FARO Focus3D является единственной в мире моделью, которую без труда можно положить в небольшой кейс, вылететь на объект, взяв его в салон самолета, быстро установить в месте измерений и качественно выполнить работу.

Лазерные сканеры FARO Focus3D X330/130 являются новейшими моделями линейки фазовых сканеров средней дальности, маркировка 330 и 130 указывает на рабочую дальность оборудования, которая составляет 330 и 130 м соответственно.

Для повышения качества «сшивки» сканов в единое целое новые сканеры FARO Focus3D X330/130 используют встроенный GPS­приемник, высотомер и компас. Кроме того, в этих моделях применена улучшенная система шумоподавления и возможность сканирования даже при прямом солнечном свете. Улучшился также функционал программного обеспечения, в первую очередь в плане предварительной обработки отсканированного облака точек. Например, появилась возможность с помощью недорогих дополнительных программных модулей мгновенно вычислить объем сканируемого объекта, посчитать его площадь, сделать анимацию — «облет» внутри облака точек и т.д.

В стандартную комплектацию сканера FARO Focus3D X330/130 входит автомобильная зарядка, дополнительный защитный кожух и быстросъемное устройство для установки на любой фотоштатив и на трегер.

Технические характеристики моделей FARO Focus3D X330/X130

Вкратце рассмотрим принцип работы лазерного сканера. С помощью лазерного луча сканер измеряет расстояние до объекта и два угла, что дает возможность вычислить координаты точки на объекте. Пучок лазера исходит из излучателя, расположенного в измерительной головке сканера, отражается от поверхности объекта и возвращается в приемник (также расположенный в измерительной головке). Оператор задает шаг сканирования, вращающаяся призма распределяет лазерный пучок по вертикали, а сервопривод, поворачивая блок измерительной головки, обеспечивает распределение пучка по горизонтали с заданным шагом. Данные измерений автоматически записываются на внешний или внутренний носитель памяти.

В лазерных сканерах FARO Focus3D используется фазовый метод измерения расстояний, основанный на определении разности фаз посылаемых и принимаемых модулированных сигналов. В этом случае расстояние вычисляется по формуле: R = φ2R Ѕ c / (4π Ѕ ƒ), где φ2R — разность фаз между опорным и рабочим сигналом; ƒ — частота модуляции.

Для фиксации про­стран­ст­венно­геометрических данных объекта необходимо определить оптимальные позиции или места установки сканера, откуда хорошо просматриваются все секторы объекта. Места установок сканера выбираются оператором таким образом, чтобы в итоге все участки нужного объекта были быстро зафиксированы и не оставалось «слепых зон». Это один из главных принципов, от которого зависит эффективность всей работы. При сканировании система координат каждого отдельного скана, производимого с определенной точки установки прибора, находится в центре измерительной головки сканера. Для связи координат объекта, полученных с разных мест установки сканера, необходимо выбрать единую систему координат, определить в ней центр сканирования для каждого случая и трансформировать все полученные координаты в единую систему. Процедура создания единого скана из нескольких называется «сшивкой» сканов. Самым распространенным методом «сшивки» является метод совмещения сканов по опорным точкам, которые присутствуют на смежных сканах. Для обработки сканов и сшивки их в одну картину компания FARO предлагает использовать специальную программу FARO Scene, поставляемую со сканером. В качестве опорных точек можно выбирать некие произвольные точки, отметить их на каждом из сканов и по ним «сшить» данные в единое целое. Для увеличения точности «сшивки» данных компания FARO рекомендует применять свою методику. В этом случае в качестве опорных точек предлагается использовать специальные маркеры. Очень хорошо зарекомендовали себя маркеры­сферы диаметром 145 мм, покрытые специальной светоотражающей краской. Для «сшивки» двух сканов необходимо использовать, как минимум, три опорные точки (сферы).

Качество и точность получения информации об объемно­пространственных параметрах объекта в виде облака точек (цифрового массива данных) зависит от многих технических параметров применяемого оборудования и программного обеспечения, но в первую очередь, конечно, от опыта и профессиональных навыков оператора.

Новые модели лазерных сканеров FARO Focus3D значительно расширяют сферы применения подобных устройств:

• архитектура — архитектурные обмеры, геодезическое обеспечение проектирования и монтажа фасадных конструкций; контроль деформаций; 3D­моделирование зданий, улиц и кварталов; составление подробных планов и 2D­чертежей; мониторинг фасадов; создание и восстановление исполнительной документации, создание рабочих чертежей;
• строительство и эксплуатация сооружений — 3D­моделирование; корректировка проекта в процессе строительства; оптимальное планирование и контроль перемещения, монтаж/демонтаж крупных частей сооружений или оборудования; сопровождение монтажных работ; мониторинг состояния объекта при эксплуатации; восстановление утраченных чертежей;
• строительство и эксплуатация автомобильных и железных дорог — съемка дорожного полотна, создание 3D­модели рельефа; проектирование, реконструкция и строительство объектов инфраструктуры; диагностика состояния рельсовой колеи, строительство подъездных путей, контроль предельных величин отклонений;
• горная промышленность — 3D­моде­лирование открытых карьеров и подземных выработок; определение объемов выработок и складов, маркшейдерское сопровождение буровзрывных работ, строительство и проектирование объектов обустройства месторождений;
• нефтегазовая промышленность — 3D­моде­лирование месторождений, продуктопроводов, открытых карьеров и подземных выработок; высокоточные цифровые модели сложных технологических объектов и узлов; инвентаризация и мониторинг; геометричес­кий контроль резервуаров; маркшейдерское сопровождение буровзрывных работ; проектирование объектов обустройства месторождений;
• энергетика — съемка объектов (кабели, опорные конструкции), создание 3D­моделей, сопровождение монтажных работ; мониторинг состояния объекта, контроль деформаций, составление планов и чертежей;
• криминалистика — фиксация следов аварий, террористических актов, дорожно­транспортных происшествий.

Преимущества лазерных сканеров наземного базирования:

• автоматизация процесса измерений и обработки данных, быстрая съемка труднодоступных и сложных объектов;
• многократное использование отсканированных данных;
• отимизация временных и финансовых затрат;
• минимизация трудозатрат измерительных и геодезических работ;
• возможность проведения измерений без остановки производственного процесса;
• совместимость данных сканирования с форматами данных таких систем, как AutoCAD, MicroStation, AVEVA PDMS и других CAD­программ (данные со сканеров FARO напрямую передаются в AutoCAD 2011 и Civil 3D).

В целом можно отметить, что новые сканеры FARO Focus3D X330/X130 стали более удобными, мощными и функциональными.

С описанными в данной статье сканерами уже сегодня можно ознакомиться в офисе компании ТЕСИС — официального дистрибьютора оборудования фирмы Faro Technologies в России. 

САПР и графика 3`2014