Рис. 6 Пример определения рядом стоящих точек 

     Корректировка по Таблицам и Интеллектуальное Моделирование  Труб – все вновь создаваемые  трехмерные модели труб и металлоконструкций можно корректировать в автоматическом режиме по встроенному каталогу стандартных  размеров (например, по ГОСТу) (рис.7). Режим  Моделирования Труб позволяет помимо построения трехмерной модели добавлять  информацию о спецификации труб, идентификаторах  линий, толщине труб и изоляции и  соответствующие Символьные ключи.

     

     Рис. 7 Каталог стандартных размеров 

     Виртуальный Топограф (Virtual Surveyor™) для быстрой  топосъемки – простая в обучении функция Виртуального Топографа  эмулирует процесс накопления полевых  данных традиционными геодезическими приборами. Все данные могут быть экспортированы в настраиваемом  текстовом формате ASCII для передачи в стандартные программы обработки  геодезических данных. Тем самым, можно сказать, осуществляется мечта  геодезистов и топографов – получать информацию не выходя из офиса.

     Точные  топографические модели, Вычисления отклонений от поверхности – в Cyclone есть мощные средства поддержки комплексных  топографических моделей с возможностью сглаживания нерегулярных сетей  треугольников поверхности, что  позволяет уменьшать объемы данных при сохранении точной геометрии. Достаточно легко, непосредственно из облака точек  создаются сечения вдоль ломанной или сплайн-линии, а также линии  равных высот (изолинии).

     Средства  измерения отклонений от поверхности  дают возможность вычислять объемы перемещаемого грунта для выемки и насыпей. Объемы вычисляются по существующим или предполагаемым поверхностям. Результат вычислений включает объем, контуры, таблицы с разницами  высот, определенные через устанавливаемый  пользователем интервал. Изменение  интервала вычислений позволяет  настраивать точность получаемого  результата.

     4.3.4 Leica Cyclone - VIEWER и VIEWER PRO – измерения и

     визуализация  объектов

     Cyclone-VIEWER Pro это программа предназначена  только для визуализации и  измерений. Все функции визуализации  и измерений по данным трехмерного  лазерного сканирования без необходимости  иметь полную лицензию Cyclone. Это  возможность распространять базы  данных Cyclone пользователям, не имеющим  программного модуля Cyclone-MODEL.

     Cyclone-VIEWER Pro предоставляет все функции  визуализации: вращение, увеличение, навигация,  измерения, создание собственных  слоев, двумерное черчение по  плоскости, а также аннотации  и средства импорта и экспорта  данных в/из Cyclone, включая облако  точек и трехмерные модели.

     Cyclone-VIEWER - это версия программы Cyclone, предназначенная  только для просмотра баз данных  формата '*.imp'. VIEWER - программа, которую  можно устанавливать на любой  компьютер без лицензии. Это очень  хороший способ передавать материалы  заказчику или для рекламы  без прав изменений и экспорта  данных. При просмотре можно видеть, увеличивать и вращать облака  точек, модели объектов, промеры,  профили и др.

     4.3.5 Leica COE (Cyclone Object Exchange) - обмен данными

     Эффективное решение для двунаправленного обмена данными. Cyclone™ Object Exchange (COE) Data Transfer –  это программная утилита для  обмена данными между Cyclone и AutoCAD (2000 или более новый) и MicroStation.

 

     4.3.6 Cyclone CloudWorx для AutoCAD

     Программа, позволяющая получить огромные преимущества при обработке 3D облаков точек  в широко распространенной среде  САПР

     Пользователи AutoCAD могут работать с большей  эффективностью, обрабатывать большие 3D облака точек непосредственно  в среде AutoCAD с использованием средств  и команд, работающих в этой программе. Cyclone CloudWorx добавляет простые функции  для визуализации и работы с разрезами  облаков точек для ускорения  создания двумерных чертежей. Мощные функции автоматического моделирования  позволяют создавать модели труб из облака точек в среде AutoCAD.

 

     5. Возможности сканирующей системы

 

     Лазерный  сканер Leica Scan Station 2 позволяет проводить высокоточные измерения объектов любой сложности (с погрешностью до 2 мм) за минимальное время, на выходе получаем данные в виде «облаков точек» или другими словами трехмерную модель объекта в виде «облаков точек», что значительно облегчает работу по созданию обмерных чертежей и планов.

     5.1 Основы технологии лазерного сканирования

 

     В основе технологии трехмерного лазерного  сканирования лежит метод определения  множества трехмерных координат X, Y, Z отдельных точек на снимаемом  объекте. Измерения выполняются  с помощью высокоскоростного  лазерного дальномера. Для перехода на следующий узел мнимой сетки луч  лазерного дальномера после каждого  замера разворачивается системой зеркал на некоторый заданный угол. Повышение  плотности узлов в этой сетке  увеличивает количество снятых точек  и детализирует съемку.

     Дальномер имеет высокую скорость измерений - от нескольких сотен до десятков тысяч  операций в секунду. Координаты точек, полученные в результате сканирования объекта, объединяются в большие  группы точек (от сотен до миллионов), называемые на практике облаками точек.

     Самые распространенные сегодня модели лазерных сканеров используют импульсный лазерный дальномер. Отклонение лазерного луча в вертикальном направлении осуществляется шаговым электромотором с закрепленным на нем зеркалом. В горизонтальном направлении луч лазера отклоняется  путем вращения самого сканера (рис.8). Такая схема позволяет охватить все окружающее сканер пространство. Например, в лазерном сканере Leica Scan Station поле зрения составляет 3600 по горизонтали  и 2700 по вертикали (рис.9). Угловая точность шаговых электромоторов, управляющих  вращением сканера и зеркала, наряду с точностью лазерного  безотражательного дальномера, являются важной составляющей точности получаемых координат точек. 

     

     Рис. 8 Принцип действия лазерного сканера 

     

     Рис. 9 Дизайн двух окон 

     Определив дальномером расстояние и зная угол отклонения лазерного луча в горизонтальной и вертикальной плоскостях, можно  получить трехмерные координаты каждой точки. Они будут находиться в  системе координат сканера.

     С помощью дополнительных операций и  специализированного программного обеспечения можно будет привязать  полученное облако точек к любой  требуемой системе координат.

     Многие  модели наземных лазерных сканеров обладают встроенной цифровой фотокамерой.

     С ее помощью можно выполнить фотосъемку окружения прибора. Получив панорамную фотографию объекта, пользователь сможет взять из нее только то, что требуется, избежав сканирования лишних фрагментов и, следовательно, потерь рабочего времени.

     Как и в любой современной технологии, важную роль в этой играет компьютер. Он служит управляющим и запоминающим устройством для лазерного сканера. Подключившись к нему с помощью  кабеля, мы можем выбирать на экране область сканирования, задавать нужную плотность съемки, производить фотосъемку объекта, задавать координаты точки  стояния сканера, отслеживать текущее  состояние процесса сканирования, управлять  сохранением результатов.

     Технология  съемки с применением лазерного  сканера зависит от геометрии  и типа снимаемого объекта. Для достижения результата иногда приходится многократно  переставлять сканер с точки на точку, выполняя съемку отдельных деталей  и фрагментов. Причина - наличие мертвых  зон , возникающих из-за различных  обстоятельств. Поэтому нередко  возникает необходимость привести отснятый материал к единой системе  координат. Для этого во время  съемки на объекте или рядом с  ним устанавливаются марки, с  помощью которых производится объединение  облаков точек , полученных с различных  точек сканирования. Для пространственной трансформации облаков требуется, как минимум, три марки на каждую точку установки сканера. Эти  три точки с марками должны быть видны со смежных точек. Сам  процесс объединения облаков  точек выполняется в специализированном программном обеспечении.

     Сканирование  не является конечной целью работы, это лишь один из методов достижения необходимого результата. Здесь важно  заранее определить, нужна ли трехмерная модель объекта или же достаточно составления чертежа - от этого будет  зависеть плотность получаемых точек  и, как следствие, время на сканирование. При необходимости детального описания объекта мы получаем большой массив данных в виде облаков точек (рис.10). 

     

     Рис. 10 Пример облака точек 

     Следующий этап работы - выделение из полученного  набора данных той информации, на основании  интерпретации которой мы придем к конечному результату. Это может  быть, допустим, разрез объекта в  нужной плоскости или его трехмерная модель с использованием набора графических  элементов. На экране достаточно просто измерить расстояние там, куда невозможно отправить человека с рулеткой, а  также составить чертеж по результатам  сканирования. В рамках специального программного обеспечения можно  создавать анимацию с облетом  полученных облаков точек трехмерной модели. При этом необходимо учитывать, что огромные массивы данных, состоящих  из десятков миллионов точек, занимающие гигабайты на накопителях, предъявляют  повышенные требования к быстродействию компьютеров и емкости накопителей  информации.

     5.2 Принцип работы сканирующей системы

 

     В большинстве конструкций сканеров используется импульсный лазерный дальномер. На пути к объекту импульсы лазерного  излучения проходят через систему  зеркал, которые осуществляют пошаговое  отклонение лазерного луча. Наиболее распространенной является конструкция, состоящая из двух подвижных зеркал. Одно из них отвечает за вертикальное смещение луча, другое – за горизонтальное. Зеркала сканера управляются  прецизионными сервомоторами, в  конечном итоге, они и обеспечивают точность направления луча лазера на снимаемый объект. Зная угол разворота  зеркал в момент наблюдения и измеренное расстояние, процессор вычисляет  координаты каждой точки.

     Все управление работой прибора осуществляется с помощью портативного компьютера со специальными программами. Полученные значения координат точек из сканера  передаются в компьютер по интерфейсному  кабелю и накапливаются в специальной  базе данных. Сканер имеет определенную область обзора или, другими словами, поле зрения.

     Предварительное наведение сканера на исследуемые  объекты происходит либо с помощью  встроенной цифровой фотокамеры, либо по результатам предварительного разряженного сканирования. Изображение, получаемое цифровой камерой, передается на экран  компьютера, и оператор осуществляет визуальный контроль ориентирования прибора. Сканирование может производиться  как сразу всего поля зрения, так  и лишь какой-то его части. Поэтому  фотоизображение может быть использовано для выделения из общей картины  нужных локальных областей.

     Работа  по сканированию часто происходить  в несколько сеансов, во-первых, из-за ограниченного поля зрения, во-вторых, из-за формы объектов, когда все  поверхности просто не видны с  одной точки наблюдения. Самый  простой пример - четыре стены здания. Полученные с каждой точки стояния  сканы совмещаются в единое пространство в специальном программном модуле. Для обеспечения процесса совмещения еще на стадии полевых работ необходимо предусмотреть получение сканов с зонами взаимного перекрытия. При  этом перед началом сканирования в этих зонах нужно разместить специальные мишени. Это является весьма существенным моментом при планировании работ. По координатам этих мишеней  и будет происходить процесс "сшивки". Можно совместить облака точек без  специальных мишеней, используя  лишь характерные точки снимаемого объекта, которые должны легко опознаваться на сканах, но при этом, чаще всего, неизбежны  потери точности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Заключение

  В заключение хотелось бы отметить, технологи сканирования не стоят на месте, непрерывно развиваются. На нынешнее время на рынке представлено множество сканирующих устройств, множество технологий. У каждой и которых есть как свои достоинства так и недостатки. Выбор всецело остаётся за потребителем, выбрать меньшую надёжность но большую глубину резкости или же наоборот, для каждых целей подойдут разные технологии.