Přístroje pro zaměření fasády: Využití 3D laserového skenování

3D laserové skenování jako nástroj pro zachycení skutečnosti zažívá v posledních letech nebývalý rozvoj. Rychle a detailně zachycená skutečnost v kombinaci s jednoduchým sběrem dat se staly hlavními argumenty pro široké využívání této technologie. Laserové skenování je moderní, všestranná a praktická metoda zaměření objektu či prostoru. Hodí se proto všude tam, odkud je třeba získat přesná data rychle, bez zjednodušování, omezení provozu a bez přímého kontaktu se skenovaným objektem. Primárním výstupem laserového skenování je tzv. 3D mračno bodů - miliony až miliardy bodů v prostoru, z nichž lze posléze vytvořit mnoho dalších typů výstupů a dokumentů. Laserové skenování má zkrátka velmi široké spektrum použití. Laserové skenování, jedna z nejmodernějších metod zaměřování, nabízí data o objektu či prostoru rychle, přesně a bezkontaktně.

Typy laserových skenerů

Existuje několik typů laserových skenerů, které se liší svými vlastnostmi a oblastmi použití.

Statické laserové skenery

Statické laserové skenery představují nejrozšířenější typ skenerů, kdy je přístroj umístěn na stativu a data sbírá ve statické pozici. Bývá přesnější než ostatní typy skenerů, má velký dosah a výsledné mračno je nejkvalitnější. Tento kompaktní skener se hodí zejména pro zaměření vnitřních prostor a menších staveb. Lze s ním měřit i venku menší objekty, hodí se skvěle na stavební zaměření a různé pasportizační práce. Díky kvalitním kamerám je vhodný i pro dokumentační činnost, kdy výsledkem laserového skenování je nejen barevné mračno bodů, ale i panoramatické snímky ve vysokém rozlišení. 3D laserový skener rozmítá okolo sebe laserový paprsek a v kruhových profilech sbírá až 1 000 000 bodů/s v prostoru okolo sebe. Těmto bodům je zaznamenána souřadnice XYZ, intenzita odrazivosti skenovaného objektu a také jeho realistická barva. Tato data mohou být zobrazována, analyzována, nebo z těchto dat může být vytvořen 3D CAD model. Tyto skenery nabízí nejen extrémně velký dosah skenování (ScanStation P30: dosah až 120 m, ScanStation P40: dosah až 270 m, ScanStation P50: dosah více než 1 km (!), ale také nespornou kvalitu dat v celém rozsahu měření. Ta je dána nejlepší úhlovou přesností skeneru (8"), což znamená, že si data zachovávají přesnost v celém délkovém dosahu, tudíž si můžete být jistí, že i data na konci délkového spektra budou vysoce přesná. Tyto robustní přístroje jsou určeny pro nejnáročnější projekty. Proto jsou také velmi odolné vůči okolnímu prostředí, kdy pracovní teplota začíná již od -20°C !

Vybrané modely statických skenerů

  • Leica RTC360: Pokud hledáte velmi přesný výkonný skener pro široké uplatnění v mnoha oborech, pak je řešením pro Vás skener Leica RTC360. Tento přístroj je vhodný na 90% všech aplikací. S dosahem 130 m a velkou přesností a rozlišením nasnímaného mračna můžete jak do provozů a technologií, tak k zaměřování detailů fasád, stavebních objektů a inženýrským pracím v tunelech či na stavbách. Vyniká zejména rychlostí (skenování 2 miliony bodů za vteřinu - 26 vteřin na stanovisku při rozlišení 12mm/10m) a mobilitou. I tak je poměrně malý, dá se přenášet spolu s příslušenstvím i stativem v batohu na zádech.

Ruční laserové skenování

Ruční laserové skenování je nejproduktivnější metoda měření. Uživatel si vezme do ruky ruční skener, což je obvykle malý a lehký přístroj, a po zapnutí během chůze zachycuje 3D prostor kolem sebe. Skener v reálném čase vypočítává svojí trajektorii, pořizuje snímky a skenuje přesné obarvené mračno bodů. Tato metoda měření je nejen velmi jednoduchá, ale také velmi rychlá a pružná. Výhoda mobilního skeneru se projeví také v případě výklenků a zakrytých prostor, do kterých mohu vejít se skenerem a připojit je tak již k hotovému mračnu. Tato vlastnost se nejvíce projeví v prostorech s mnoha malými místnostmi, kde by statický skener musel být mnohokrát přestavován pro dokonalé zachycení prostoru. Avšak v případě ručního skenování stačí nahlédnout se skenerem do každé místnosti, a prostor je v okamžiku zaměřen.

Vybrané modely ručních skenerů

  • Leica BLK2GO: Pokud hledáte způsob, jak co nejrychleji a nejjednodušeji zmapovat jakýkoliv prostor, pak je tu ruční skener Leica BLK2GO. BLK2GO je bezdrátový a lehký, navržený pro zachycování reality za chůze, kdekoli se pohybujete. Od chvíle, kdy začnete skenovat, až do doby, než BLK2GO vypnete, všechny obrazové snímky a 3D data jsou vzájemně přesně zkombinována a uložena. Při skenování zaznamenává trajektorii vašeho pohybu v prostoru pomocí LiDARu a kamer, tudíž lokalizace trajektorie skeneru je maximálně spolehlivá. Data se ukládají do přístroje, kde jsou rovnou obarovávna pomocí kamer. Díky nim získáte jak obarvené mračno, tak panoramatické snímky okolí. Kontinuální skenování s vnitřní vyjímatelnou baterií, která vydrží 40-50 minut souvislého skenování. Výhoda mobilního skeneru Leica BLK2GO v tomto případě není jen v rychlosti měření, avšak i eliminaci stínů a zakrytých částí.

Létající a mobilní skenery

Létající skenery, jako je Leica BLK2FLY, jsou vybaveny kamerami, LIDARem a IMU jednotkou, doplněnými radary a RTK GNSS modulem. Vznikl tak první autonomní létající skener na světě, který zachycuje exteriéry budov, konstrukce a okolí a vytváří 3D mračna bodů během letu. BLK2FLY je navržen tak, aby byl snadno použitelný: pomocí několika jednoduchých klepnutí na tablet mohou uživatelé vypustit BLK2FLY tak, aby autonomně a bez zásahu uživatele skenoval těžko přístupné objekty, jako jsou exteriéry budov, střechy a fasády. Navíc je nově vybaven indoor funkcí pro skenování vnitřních prostor. Celý systém je navíc doplněn aktivním antikolizním systémem, takže scanner sám udržuje vzdálenost 2,5m od jakékoliv překážky. Tím se výrazně zvyšuje bezpečnost a rychlost při skenování ze vzduchu.

Čtěte také: Vše, co potřebujete vědět o elektroimpulzních přístrojích

Mobilní laserové skenování (někdy používáno též mobilní mapování) je metoda hromadného sběru dat na velkém území. Mobilní systémy jsou systémy často obsahující nejen laserový skener, ale často také GNSS přijímač, IMU jednotku, kamery či dalších senzory. Přesnost, rychlost a efektivita jsou klíčové parametry, které dnes ovlivňují úspěch a konkurenceschopnost firem v oborech stavebnictví, geodézie, architektury či projektování. Mobilní laserové skenování se díky technologickému vývoji stalo dostupným řešením, které dokáže zásadně usnadnit a urychlit pracovní postupy při zaměřování v exteriéru i interiéru.

Vybrané modely mobilních skenerů

  • Leica Pegasus Backpack: Jedná se o skenovací “batoh“, vybavený laserovým skenerem, kamerami, IMU jednotkou a GNSS přijímačem. Uživatel si jen přístroj nasadí na záda, zapne měření a může začít mapovat. Tento mapovací systém je velice univerzální, kdy je možné skenovat i v uzavřených prostorech, a po získání GNSS signálu jsou data správně transformována na předchozí měření. S tímto řešením rychle a přesně zmapujete jak vnitřní prostory, tak exteriér.
  • Leica Pegasus TRK: Jedná se o mobilní systém pro použití na vozidle. Je vybaven několika skenery, IMU jednotkou, kamerami a GNSS pro přesné získání a lokalizaci dat. Tato inovativní mobilní platforma sbírá data nejenom ve formě bodových mračen a panoramatických snímků, ale i z dalších integrovaných senzorů. Kamery pro posouzení vozovky nebo chodníku, sensory hluku, sensory pro kvalitu vzduchu nebo radar pro průzkum podzemních prostor a vedení fungují jako mutlisenzorová platforma.
  • FJD Trion P1: Mobilní laserový skener Trion P1 umožňuje rychle naskenovat skládky, výkopy nebo výsypky a automaticky generovat jejich přesný objem. To výrazně zrychluje fakturaci a minimalizuje možnost lidských chyb, které se běžně vyskytují při manuálním měření.

Proces laserového skenování

Jak zaměření probíhá? A jak rychle dostanete do ruky výstupy zaměření?

Fáze skenování

Prvním krokem je oslovení geodeta či geodetické kanceláře. Doporučujeme, abyste si vybrali odborníky, kteří mají s touto metodou zkušenosti a budou vám schopni dobře poradit, jaké výstupy budou ve vašem případě nejlepší (či zda je pro vaše účely laserové skenování skutečně nejvhodnějším způsobem zaměření). Při konzultaci s geodety proberete potřebné technické náležitosti skenovaného objektu, parametry výsledných mračen bodů, budoucí využití dat a další aspekty zakázky. S geodety se posléze domluvíte na termínu skenování. To se provádí za pomoci speciálního přístroje, který není nijak objemný, pracuje tiše a především bezkontaktně. Rychlost samotného procesu skenování pak závisí na konkrétních parametrech skenování, např. na hustotě výsledného mračna bodů či na tom, zda má mít mračno bodů reálné barvy nebo odstíny šedi. Dobu, jakou skenování zabere, ovlivňuje také velikost a složitost objektu i podmínky panující při samotném skenování. Se skenerem zaměříme komplexní geometrii a strukturu prostoru okolo skeneru až do vzdálenosti 120 m a rychlostí měření až 1 000 000 bodů za vteřinu. Samozřejmostí je skenování z více pozic, tak nevznikala hluchá místa. Projekty lze skenovat s velmi vysokým rozlišením. Obvykle, při detailním skenování používáme rozlišení 2 mm na 10 m. Disponujeme dvěma scannery, což nám umožňuje rychleji nasnímat rozsáhlý projekt, nebo operativněji zareagovat na více projektů v jednom termínu.

Zpracování dat

Naskenovaná data je potřeba dále zpracovat. Patří sem například nutnost zbavit data nečistot a šumů nebo spojení jednotlivých skenovacích pozic do jediného precizního mračna bodů. V závislosti na zadání a požadovaném výstupu pak geodet může mračna bodů obarvit reálnými barvami. Nejdříve jsou propojeny jednotlivé skenovací pozice do jednoho projektu. Poté je mračno obarveno skutečnými barvami. Následuje začištění dat od nežádoucích objektů a také kontrola celkové přesnosti, tak aby byl splněn požadavek zákazníka. Dále je projekt georeferencován do lokálního systému, S-JTSK či UTM. Výsledek se posléze exportuje do formátu, který je pro vaše potřeby nejvhodnější. Krom toho vám geodeti předají také technickou zprávu, jež popisuje zvolené postupy a dosažené přesnosti.

Výstupy laserového skenování

Primárním výstupem Laserového skenování je mračno bodů. Jedná se o prohlížení naskenované oblasti v prostředí webového prohlížeče. Naskenovaná oblast je zobrazena panoramatickým snímkem z každé skenované pozice. Je umožněno měřit, odečítat souřadnice, zapisovat poznámky a sdílet odkazy na pohledy či poznámky s ostatními spolupracovníky. Data projektu mohou být uloženy lokálně na PC, firemním serveru, nebo je možné je nahrát do cloudové služby. Mračno bodů je převážně manuálně nahrazováno jednoduše definovanými geometrickými prvky, které jsou kategorizovány do vrstev. 3D model má až 1000x menší velkost než mračno bodů. 3D model exportujeme do 3D PDF formátu, tak aby si jej mohl prohlédnout a používat úplně každý uživatel bez speciálních CAD softwarů. Na jednom z našich projektů jsme určili přesnost vektorizace. Výsledný 3D model byl porovnán s mračnem bodů. Barevnou škálou jsou znázorněny odchylky. 3D model exportujeme do velkého množství formátů, tak aby zákazníci jej mohli využívat ve svých stávajících CAD systémech.

Čtěte také: Kompletní průvodce hasicími přístroji

Využití laserového skenování v praxi

Přesnost, rychlost a efektivita jsou klíčové parametry, které dnes ovlivňují úspěch a konkurenceschopnost firem v oborech stavebnictví, geodézie, architektury či projektování. Mobilní laserový skener je výkonným nástrojem, který se v rukou zkušeného specialisty stává strategickou výhodou. Rychlé a přesné získání dat pro stavební, geodetické či architektonické projekty vede k efektivnější realizaci zakázek, snižuje riziko chyb a významně posiluje důvěru klientů.

Stavebnictví a architektura

  • Konceptuální návrhy: Data z laserového skenování poskytují projektantům lepší pochopení stávajících podpínek.
  • V průběhu výstavby: Laserové skenování lze využít v průběhu výstavby ke zjištění geometrických parametrů (rovinatosti, svislosti stěn, sloupů…), nebo také ke komplexní analýze odchylek výstavby od navrhovaného projektu. Pokud je stavba posuzována komplexně, lze z těchto dat vyhotovit zaměření skutečného provedení stavby. Tato dokumentace po výstavbě ušetří čas a poskytne úplné a přesné geometrické informace o realizaci stavby i při její případné rekonstrukci.
  • Dokumentace průběhu staveb: Pravidelná dokumentace průběhu staveb je důležitá nejen pro kontrolu, ale také jako důkazní podklad pro případné reklamace či změny v projektu. Mobilní laserový skener nabízí možnost rychlé dokumentace aktuálního stavu výstavby v podobě digitálního dvojčete, tzv. as-built modelu. Takto pořízená data lze snadno porovnávat s původní projektovou dokumentací a vyhodnocovat jakékoli odchylky.
  • Skenování interiérů: U rozestavěných nebo rekonstruovaných budov je potřeba mít k dispozici přesná data skutečného stavu interiérů. Tradiční metody zaměřování jsou časově náročné a náchylné na chyby. Mobilní skener umožňuje během několika minut vytvořit komplexní 3D modely interiérů, včetně stěn, stropů, podlah, technologických instalací, elektrických rozvodů a potrubí.
  • Zaměřování fasád: Skenování fasád historických nebo složitě přístupných objektů představuje další významnou oblast, kde mobilní laserový skener ukazuje svou efektivitu. Pomocí teleskopického příslušenství lze snadno zaměřit i vyšší části objektů bez nutnosti stavby lešení či jiného pomocného vybavení. Výsledkem je přesný digitální model vhodný pro projektování rekonstrukcí, restaurátorské práce či dokumentaci památkově chráněných objektů.

Geodézie a mapování

  • Rychlé a přesné zachycení terénu: Mobilní laserový skener umožňuje rychlé a přesné zachycení terénu s minimálními nároky na přípravu měření. Pomocí technologie SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) lze během chůze po zaměřovaném území okamžitě získat detailní 3D model terénu. Tato technologie umožňuje kontinuální lokalizaci skeneru v reálném čase a zároveň mapování okolí, čímž odpadá nutnost předchozího rozmístění kontrolních bodů. To se hodí zejména při přípravě podkladů pro projektovou dokumentaci, plánování výstavby či při kontrole zemních prací.
  • Stanovení kubatur: Přesné stanovení kubatur zeminy, písku nebo jiných sypkých materiálů patří mezi nejčastější požadavky ve stavebnictví. Mobilní laserový skener Trion P1 umožňuje rychle naskenovat skládky, výkopy nebo výsypky a automaticky generovat jejich přesný objem.

Další aplikace

  • Inženýrská činnost: Analýza deformací - Sledování objektů v průběhu času, které jsou často vystaveny extrémním teplotám, tlakům či žíravým látkám.
  • Facility Management: Dnes je standartem, že každá obec má v provozu vlastní GIS. Pokud máte rozsáhlý areál na správu, pomůžeme Vám jej dostat na jedno místo. Provedeme Vám inventarizaci prvků společně s umístením do prostoru.
  • Archeologie a ochrana památek: Zachování přesného digitálního záznamu archeologických nalezišť a historických budov s významnou historickou hodnotou.
  • Marketing a zábava: Vizualizace - Vytváření renderovaných animací Mračen bodů, 3D modelů, které umožňují navštěvníkovi virtuální prohlídku památky.

Omezení laserového skenování

Přestože dokáže metoda laserového skenování pokrýt skutečně velkou škálu použití, i ona má své limity - stejně jako každá jiná. Problém může nastat například u špatně dostupných míst v nepříznivém úhlu, jako jsou střechy budovy. V takovém případě nelze toto místo dobře zaměřit a naskenovat (nebo by to bylo příliš nebezpečné). Mezi další úskalí patří skenování vzdálených objektů nebo zachycení lesklých a průhledných předmětů či prvků pod vodní hladinou. I laserové skenování má však své limity, které lze kompenzovat kombinací skenování s dalšími metodami zaměření.

Čtěte také: Nejlepší přístroje pro čištění fasád

tags: #pristroj #pro #zamereni #fasady #informace

Oblíbené příspěvky: