Dostupné systémy pro skenování. Úvod do rekonstrukce povrchů – 2. Osnova : 1 Dostupné přístrojové vybavení pro skenování 1.1 Laserové skenovací systémy 1.2 Skenovací totální stanice 1.3 Malé skenovací systémy 2 Rekonstrukce povrchů – trojúhelníkové sítě [1] Kašpar, M.- Pospíšil, J.- Štroner, M.- Křemen, T.- Tejkal, M.: Laserové skenovací systémy ve stavebnictví. Vega, 2003. 112 s. [2] Kašpar, M.- Pospíšil, J.- Štroner, M.- Křemen, T.- Tejkal, M.: Laser Scanning in Civil Engineering and Land Surveying. Vega, 2004. 103 s. [3] Webové stránky výrobců LSS.

1. Dostupné systémy pro skenování. Na celosvětovém trhu je poměrně široká nabídka skenovacích systémů, s různými technologiemi a od různých výrobců. Jednotlivé skenovací systémy lze vhodně prezentovat různými způsoby, seřadit je podle přesnosti, využitelnosti, dosahu apod. Zde bude použito postup podle jednotlivých výrobců. Nejvýznamnější výrobci (pro Evropský trh) Leica (Cyra Technologies, Inc.) Trimble (Mensi) Trimble (Callidus) RIEGL Laser Measurements Systems GmbH Optech Inc. Zoller+Fröhlich …

1.1 Laserové skenovací systémy. Leica – Cyra Technologies, Inc. Původně americká společnost, založená v roce 1993 speciálně pro vývoj LSS, v roce 2000 koupená Leicou. Cyrax 2500 (Leica HDS 2500) - kamerový skener, - vzdálenost skenování max. až 100 m - využívá prostorovou polární metodu - úhly skenování 40° x 40° - rychlost měření 1000 bodů za sekundu - přesnost měření 6 mm v poloze pro bod - 2 mm pro bod na modelovaném povrchu. - Laser zelený laser 2 bezpečnostní třídy pro měření délek využívá měření tranzitního času (time-of-flight, pulsní dálkoměr) - vestavěnou digitální kameru s malým rozlišením

1.1 Laserové skenovací systémy. Leica – Cyra Technologies, Inc. HDS 3000 - panoramatický skener, - úhly skenování 360°x270° - vestavěnou lepší digitální kameru - skener může být centrován, horizontován a orientován. Nově Leica nabízí Leica ScanStation, která je stejná jako HDS 3000, ale má kompenzátory a s centrací a horozontací lze tedy měřit polygonové pořady a nahradit tak v jistých případech totální stanici.

1.1 Laserové skenovací systémy. Leica – Cyra Technologies, Inc. HDS 4500 - je to přemalovaný Z+F Imager 5003 - panoramatický skener - Dosah 53,5 m - fázový dálkoměr - rozsah měření 360° x 270° - rychlost měření 625 000 bodů za sekundu - přesnost 3 mm na 25 m, 0,01° v úhlech - Laser 780 nm.

1.1 Laserové skenovací systémy. Leica – Cyra Technologies, Inc. HDS 6000 - Následovník HDS 4500, - Má kompenzátory, - O 50 % vyšší dosah, - úhly skenování 310° x 360° - přináší možnost skenovat přímo pomocí vestavěného panelu, bezdrátově pomocí PDA a nebo notebookem (jako doposud).

1.1 Laserové skenovací systémy. Trimble – Mensi Francouzská společnost MENSI, S.A. byla založena v roce 1987. V roce 2003 zakoupena společností Trimble. S10 (SOISIC 10) - panoramatický skener - Dosah 0,8 - 10 m - Dálkoměr triangulační - rozsah měření 320° x 46° - rychlost měření 100 bodů za sekundu - přesnost 0,2 mm - Laser 780 nm. - Sw 3Dipsos pro modelování a práci s meshdaty

1.1 Laserové skenovací systémy. Trimble – Mensi S25 (SOISIC 25) - panoramatický skener - Dosah 2 - 25 m - Dálkoměr triangulační - rozsah měření 320° x 46° - rychlost měření 100 bodů za sekundu - přesnost 0,6 mm - Laser 780 nm. - Sw 3Dipsos pro modelování a práci s meshdaty

1.1 Laserové skenovací systémy. Trimble – Mensi GS100 - panoramatický skener - Dosah 2 - 100 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360° x 60° - rychlost měření 1000 bodů za sekundu - přesnost 3 - 6 mm, 2 mgon - Laser zelený. - Sw 3Dipsos pro modelování a práci s meshdaty - Obsahuje digitální kameru s rozlišením 768 x 576

1.1 Laserové skenovací systémy. Trimble – Mensi GS200 - panoramatický skener - Dosah 1 - 200 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360° x 60° - rychlost měření 5000 bodů za sekundu - přesnost 1,5 mm na 50 m - Laser zelený. - Sw RealWorks Survey, 3Dipsos pro modelování a práci s meshdaty - Obsahuje digitální kameru

1.1 Laserové skenovací systémy. Trimble – Mensi Trimble GX - panoramatický skener - Dosah 200 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360° x 60° - rychlost měření 5000 bodů za sekundu - přesnost 1,5 mm na 50 m - Laser zelený 532 nm - Sw RealWorks Survey, 3Dipsos pro modelování a práci s meshdaty - Obsahuje digitální kameru - Sw PointScape – pro ntb i PDA - má kompenzátory

1.1 Laserové skenovací systémy. Trimble – Callidus Callidus CP 3200 - panoramatický skener - Dosah cca 32 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360° x 60° - rychlost měření 1750 bodů za sekundu - přesnost 5 mm - Sw 3DExtractor - Vadou je velikost stopy - zastaralé

1.1 Laserové skenovací systémy. RIEGL Laser Measurements Systems GmbH Rakouská společnost Riegl byla založena již v roce 1987, na výrobu pulzních dálkoměrů, které prodává doposud. Od 90-tých let produkuje také laserové skenery. Ke skenerům dodává software RiScan Pro nebo jeho pozměněnou (zjednodušenou) variantu RiProfile. LPM-i800HA - panoramatický skener - Dosah 800 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360° x 150° - rychlost měření 1000 bodů za sekundu - přesnost 15 mm - Laser blízká infra oblast.

1.1 Laserové skenovací systémy. RIEGL Laser Measurements Systems GmbH LPM-2K - panoramatický skener - Dosah 2500 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360° x 190° - rychlost měření 1000 bodů za sekundu - přesnost 50 mm - Laser blízká infra oblast 900 nm.

1.1 Laserové skenovací systémy. RIEGL Laser Measurements Systems GmbH LMS-Z210ii - panoramatický skener - Dosah 650 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360°x80° - rychlost měření 12000 bodů za sekundu - přesnost 15 mm - Laser blízká infra oblast 900 nm - „zrcátko“ může rotovat nebo oscilovat

1.1 Laserové skenovací systémy. RIEGL Laser Measurements Systems GmbH LMS-Z390 - panoramatický skener - Dosah 300 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360°x80° - rychlost měření 12000 bodů za sekundu - přesnost 6 mm - Laser blízká infra oblast 900 nm - „zrcátko“ může rotovat nebo oscilovat

1.1 Laserové skenovací systémy. RIEGL Laser Measurements Systems GmbH LMS-Z420 - panoramatický skener - Dosah 1000 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 360°x80° - rychlost měření 12000 bodů za sekundu - přesnost 10 mm - Laser blízká infra oblast 900 nm - „zrcátko“ může rotovat nebo oscilovat

1.1 Laserové skenovací systémy. Optech Inc Kanadská společnost, založení v roce 1974, aplikace pulsních laserů pro měření. ILRIS-3D (Intelligent Laser Range Imaging System) - kamerový skener - Dosah 800 m - Dálkoměr pulsní - rozsah měření 40° x 40° - rychlost měření 2500 bodů za sekundu - přesnost 8 mm na 100 m - Laser blízká infra oblast 1540 nm. - je integrována VGA kamera.

1.1 Laserové skenovací systémy. ILRIS-36D - Totožný s 3D, má navíc motorizované otáčení a náklon, takže úhel záběru je 110° x 360°.

1.1 Laserové skenovací systémy. Zoller + Frohlich Německá společnost. IMAGER 5003 - panoramatický skener - Dosah 53,5 m - fázový dálkoměr - rozsah měření 360° x 270° - rychlost měření 625 000 bodů za sekundu - přesnost 3 mm na 25 m, 0,01° v úhlech - Laser 780 nm. - Sw LightFormModeller, 3DReconstructor.

1.1 Laserové skenovací systémy. Zoller + Frohlich IMAGER 5006 - Následník 5003 - přesnost 1,7 mm na 25 m - kontrolní panel s displejem, - integrovaný HDD a tedy není třeba externí ovládání - lze ovládat bezdrátově i pomocí PDA.

(Measurement Devices Ltd.) 1.1 Laserové skenovací systémy. Další … iQsun 800 (iQVolution) LaserAce 600 (Measurement Devices Ltd.)

1.1 Skenovací totální stanice. Laserový skener může v některých aplikacích zastoupit motorizovaná totální stanice s bezhranolovým dálkoměrem, která má vhodný software (interní nebo v ext. kontroleru). výhody: výrazně levnější, univerzální (i jiná geodetická měření), měří přímo v souřadnicové soustavě. nevýhody: pomalé, desítky bodů za minutu a tedy málo bodů, což stěžuje nebo znemožňuje modelování, vhodné na skalní masivy, lomy, modely přirozeného terénu apod., kde lze předpkládat oprávněnost interpolace. Obvykle i větší stopa dálkoměru.

1.1 Skenovací totální stanice. Příkladem je Topcon GPT-8200 ve spojení s kontrolerem FC-100 a skenovacím programem FieldScan, měří 2 hodiny 4000 bodů v jemném modu.

1.1 Malé skenovací systémy. Malé skenovací systémy či spíše systémy pro skenování malých předmětů existují již déle, většinou využívají levnější princip měření délky – optická triangulace, který je na krátké vzdálenosti přesnější. V podstatě každý vznikl na nějakou konkrétní úlohu a je originál. Příklady: Atos III Fotogrammetrický skener, 2 kamery a projektor uprostřed, který promítá vzory a z toho se vyhodnocují totožné body. Vhodné pro detaily reliéfů, které je třeba zaměřit podrobně s vysokou přesností. Přístroj společnosti GOM GmbH - Gesellschaft für Optische Meßtechnik, původem z Technical University (TU) Braunschweig.

1.1 Malé skenovací systémy. Tritop Fotogrammetrický systém, který určuje souřadnice diskrétních označených bodů.Skládá se z notebooku, digitální kamery, lepících retro štítků, adapterů a kalibračních tyčí. Lze dosáhnout přesnosti 0,02 mm.

1.1 Malé skenovací systémy. Cyberware Mnoho systémů odvozených ze stejného principu, spíše pro prezentační účely.

1.1 Malé skenovací systémy. Cyberware

1.1 Malé skenovací systémy. Leica T-Scan Ruční skener, ve spojení se systémem Laserových trackerů Leica měří polohu bodů. Pracovní vzdálenost 4 – 12 cm, přesnost v desetinách milimetru.

2. Úvod do rekonstrukce povrchů – trojúhleníkové sítě Slouží k popisu objektů, které nelze vyjádřit jako geometrická primitiva (rovina, koule, válcová plocha, kužel, atd.). Problém tvoření trojúhelníkové sítě Požadavky: - aby trojúhleníky byly co nejbližší rovnostranným. Používají se algoritmy založené na tzv. Delaunayově triangulaci

2. Úvod do rekonstrukce povrchů – trojúhleníkové sítě Delaunayova triangulace - Vynalezl Boris Delaunay B. Delaunay, Sur la sphère vide, Izvestia Akademii Nauk SSSR, Otdelenie Matematicheskikh i Estestvennykh Nauk, 7:793-800, 1934 Princip: V kružnici opsané jakémukoli trojúhelníku nesmí být žádný další bod. Nechť P je množina n bodů v rovině neležící na přímce a nechť k je počet bodů, které leží na hranici konvexního obalu bodů z množiny P. Pak platí: - Každá triangulace z P (tj. i Delaunayho triangulace) má 2n-2-k trojúhelníků a 3n-3-k hran. - Triangulace je Delaunayho právě tehdy, když žádná z kružnic opsaných trojúhelníkům v triangulaci neobsahuje bod z množiny P ve svém vnitřku.

2. Úvod do rekonstrukce povrchů – trojúhleníkové sítě Delaunayova triangulace - Trinagulace maximalizuje minimální úhel. - Je základem naprosté většiny automatických algoritmů pro vytváření trojúhelníkových sítí, resp. algoritmy splňují její podmínku. - Geometrický duál oproti Voronoiovým digramům Algoritmy - incrementální, on-line. Před vložením nové hrany se musí otestovat její poloha vůči ostatním již přijatým hranám. - D&C (divide and conquer, rozděl a panuj).Pracuje na principu rekurzivního rozdělení vstupní množiny, triangulace těchto podmnožin a jejich následného slučování. - mnoho modifikací.

2. Úvod do rekonstrukce povrchů – trojúhleníkové sítě Delaunayova triangulace

…KONEC …