آموزش جامع اسکنر های لیزری how laser scanners work?

اسکنرهای لیزریLaser Scanners

تهیه کننده : مظفر اعتضادی فر[email protected]

Energykade.com92تابستان

mailto:[email protected]

Mozaffar [email protected]

فهرست مطالبلیزر اسکنر چیست؟

اساس کار لیزر اسکنر هااسکنر 2 بعدیاسکنر 3 بعدی

رزولوشن اسکنربهترین زاویه برخورد پرتو

زاویه دید اسکنرفرکانس اسکن

Multi Layer تکنولوژیMulti Echo تکنولوژی

شعاع دیداندازه پرتو اسکن کنندهمشکالت رایج اسکنر ها


لیزر اسکنر چیست؟

( عمل اسکن کردن یک 2D,3D بعدی دارند)3بعدی و 2 نوع 2لیزر اسکنر ها که سطح یا یک بخش از فضا را به کمک پرتو لیزر و بر اساس فاصله یابی انجام می

دهند.


اساس کار لیزر اسکنر هااساس کار همان فاصله یابی با پرتو لیزر است اما این فاصله فقط برای یک نقطه اندازه گیری و ثبت نمی شود بلکه این پرتو به صورت یک شبکه ماتریسی سطح یا

فضا را به نقاط متعدد تقسیم می کند و فاصله و مختصات آنها را ثبت می کند

پرتو لیزر چگو?نه روی نقاط ماتریس حرکت می کند؟بعدی یک آینه دوار حول محور عمودی با زاویه مناسب میچرخد و پرتو 2در اسکنر

لیزر را به صورت یک صفحه می تاباند.بعدی عالوه بر حرکت آیینه مذکور یک بازوی مکانیکی هم کل این 3در حالت

سیستم را حول محور افقی دوران می دهد تا کل فضا اسکن شود.

ماتریس نقاط اندازه گیری


اسکنر ها کاربرد های فراوانی دارند اما دو دسته کلی می شوند:-کاربرد های صنعتی که برای تشخییص تغییر در محیط است1نقشه 2 و اجسpام آنالیpز برای کpه عمرانpی و صpنعتی های -کاربرد

برداری محیط است

دسpته دوم کpه دارای لیزر بسpیار قویتری هسpتند قیمpت بسیار بیشتری هpم دارنpد چون مpی تواننpد تصpویر کامpل محیpط را بpه مpا بدهند.برد کار

این دسته هم بسیار بیشتر از دسته اول است.


بعدی:2روش های اسکن کردن با لیزر به صورت برخورد عمودی محور حول دوار ای آینه بpه لیزر موازی های پرتpو کرده و بpه نقطpه هدف برخورد مpی کنpد و پرتوی افشان شده ی آن

و یpا روش مثلثpی یا TOFبpه سpمت گیرنده بر میگردد.حال بpا تکنینpک به و آیpد نقطpه هدف بدسpت مpی فاز فاصpله سpنجی فاصpله اختالف با ترتیpب ایpن بpه گردد.پpس مpی منسpوب نقطpه هدف آpن مختصpات چرخpش آیینpه یpک صpفحه کامpل در محیpط خواهیpم داشpت و تمام صفحه

و موانع روی آن فاصله سنجی می شوند.


بعدی:3روش اسکن کردن با لیزر به صورت بعدی اسpت امpا یpک محور یا بازوی 2اسpکن صpفحه افقpی ماننpد روش

مکانیکpی کpل اسpکنر را مpی چرخانpد تpا صpفحه ی لیزری ایجاد شده یک کره را در فضا جاروب کند و کل فضا اسکن شود


برای نکت?ه مه?م زیادی های اینکه روش وجود بpا کpه اسpت ایpن بعدی وجود دارد امpا مpا تنهpا روشهایpی را مفیpد مpی دانیم 3اسpکن

که به صورت دینامیک به تغییرات محیط را اطالع دهند تا ما بتوانیم در صpنعت و اتوماسpیون از آنهpا اسpتفاده کنیpم و نpه اینکpه فقpط یک

تصویر سه بعدی از محیط بدست آید)استاتیک(.مثال دو روش اسpتاتیک اسpکن کردن را در شکpل زیpر مشاهده می

کنید:نرم آنالیز و عکpس گرفتpن اسpاس بر اسpتاتیک های روش اکثpر

افزاری است.


رزولوشن اسکنر:هر چه تعداد نقاطی که اسکنر فاصله آنها را چک میکند در واحد سطح بیشتر باشد یعنی کیفیت تصویر اسکن شده باالتر است و

جزئیات بیشتری مشخص است.در واقع تغییرات کوچکتر و جزئی تر هم دیده خواهند شد.

یعنی تصور کنید که محیط یک دایره و یا سطح یک کره را با تعداد زیادی از نقاط ، نقطه دار کنیم. هر چه تعداد این نقطه ها که هم

قطر پرتو لیزر است،بیشتر باشد تصویر با کیفیت تری تشکیل خواهد شد.

که هرچه فاصله تا هدف کمتر باشد رزولوشن توجه داشته باشید تصویر بیشتر خواهد شد زیرا فاصله ی بین نقاط اندازه گیری در

فواصل طوالنی، زیاد خواهد شد.

بیشتر بودن تعداد مربع های روی کره=افزایش رزولوشن


چون در هر نقطه ی اندازه گیری باید فاصله محاسبه و ثبت شود پس افزایش رزولوشpن افزایpش زمان اسpکن را در پی خواهد داشpت که به

دلیل زیاد بودن نقطه ها زمان می تواند قابل توجه باشد.کنیpم ممکpن اسpت سpرعت عکس اسpتفاده اسpکنر از اگpر در صpنایع العمل نسبت به تغییر در محیط بسیار حیاتی باشpد پس باید رزولوشن

مناسب انتخاب شود.

افزایش رزولوشن و به تبع آن افزایش کیفیت تصویر اسکن شده و زمان اسکن


بهترین زاویه برخورد پرتوماننpد فاصpله سpنج های لیزری بهتریpن نوع برخورد پرتpو حالت عمود بر سpطح اسpت امpا در محیpط واقعpی زوایpا و گوشpه های بسیاری وجود

دارد که با افزایش رزولوشن باید از وقوع اشتباه جلوگیری کنیم


زاویه دید اسکنرهpر اسpکنر دارای محدوده ای برای دیpد و اسpکن در هpر دوره اسکنش

درجه داریم.360 درجه تا 40است.معموال از

در ایpن تصpویر زاویpه تفکیpک، اولیpن پرتوی ارسpالی و زاویpه دیpد اسکنر را مشاهده میکنید.


فرکانس اسکنیکpی از فاکتور های مهpم یpک اسpکنر صpنعتی کpه قرار اسpت به طور بpا خpبر کنpد، فرکانpس اسکن از وضعیpت محیpط اطرافمان دائpم مار اسpت.یعنی اینکpه بpا چpه دوره ی تناوبpی مسpیر ابتدا تpا انتهpا بازه ی دید

خود را اسکن می کندهرچpه ایpن فرکانpس بیشتpر باشpد مpا سpریعتر تغییرات محیpط را متوجه مpی شویم.البتpه در کنار ایpن فرکانpس باال، رزولوشpن باال همpم بسیار

مهم است تا هیچ نقطه ای از دید اسکنر دور نماند

بسpته بpه کاربرد اسpکنر، مpی توان تنظیمات آpن را عوض کرد.جایpی که سpرعت برای مpا مهpم اسpت رزولوشpن را پاییpن مpی آوریpم و فرکانس

را باال و جایی که دقت مهم است رزولوشن را کم می کنیم. هرتpز باشpد و رزولوشpن های قابل 50 تpا 12.5مثال بازه فرکانسpی از

درجه باشد.0.125 و 0.25 و 0.5تنظیم


Multi Layer Scanners تکنولوژی پرتوهای چند الیهدارای اسpکن شوند کpه قرار اسpت اجسpامی کpه روبرو هسpتیم بpا محیطpی گاهpی حرکpت عمود بر صpفحه اسpکن یpا دارای پسpتی بلندی هایpی هسpتند کpه مانpع از اسکن ایpن اجسpام از صpفحه اسpکن کننده مpا خارج نشوند اینکpه صpحیح مpی شوند.pبرای برخpی اسpکنر هpا چنpد الیpه پرتpو تقریبpا موازی ارسpال مpی کننpد تpا اسpکنر مpا در واقع

چند سطح را بررسی کند. درجه است.3.2این زاویه عمودی بین صفحه های تقریبا


Multi-Ecoتکنولوژی »چند اکوئی« یکpی از مشکالت اسpکنر هpا فضای باز ایpن اسpت کpه پرتpو لیزر در برخورد با ذرات گرد و خاک یا عوامل جوی مثل قطرات آب یا مه یا دانه های برف و یا حتpی شیشه و اجسpام شفاف یpک پالpس بازگشتpی)اکpو( ضعیpف سpاطع مpی کننpد کpه ممکpن است محاسpبات دسpتگاه را بpا اشتباه همراه سpازد.اما در ایpن روش بpا گرفتpن چندیpن اکو، قویتریpن اکpو را کpه ناشpی از برخورد بpه جسpم مورد بررسpی اسpت، به عنوان معیار

فاصله سنجی قرار می دهیم.


بازه ی شpعاعی اسکنرمسpلما شعاع اندازه گیری اسpکنر بسpتگی بpه توان پرتو لیزر، و عملکرد محیط جpو و هوای ،وضعیpت لیزر نشانگpر سpایز

جنس سطح بازتاب کننده است.

توان بیشتر لیزر برد عملکرد سpایز کوچکتpر نشانگر

بیشتر اسکنرمحیط شفاف تر

سطح بازتابنده تر


اندازه پرتو لیزر و هم پوشانی نقاط اندازه گیریبرای اینکpه یpک جسpم در برخور بpا پرتpو لیزر حداکثpر انرژpی ممکن را بازتاب کنpد کpه گیرنده اسpکنر قادر بpه تشخیpص دقیpق فاصpله باشد،

جسم باسد حداقل هم اندازه پرتو لیزر باشد.به را لیزر پرتpو اسpکن، دقpت و رزولوشpن افزایpش برای گاهpی

پوش) هpم اسکن Over Lappedصpورت از کpه کننpد مpی (ارسpال شدن تمام نقاط اطمینان حاصل کنند.


از جمله معمول ترین مشکالت در عملکرد لیزر اسکنر ها:-نواحی که در سایه لیزر هستند و دیده نمی شوند1-بزرگ شدن و پخش شدن پرتو لیزر بر اثر فاصله زیاد از هدف2

مشکpل اول را بایpد بpا اسpکن کردن های متوالpی حpل کنیpم یعنpی چندین اسکنر دیpد از ای نقطpه هیpچ تpا کنیpم انتخاب اسpکن برای را محpل

مخفی نماند.مشکل دوم را با انتخاب فاصله ی مناسب و رزولوشن باال تر حل می کنیم.دقت کنید که اگر پرتو زیاد پهن شود اطالعات رسیده به سنسور برای آنالیpز نpا معتpبر خواهpد بود و دو نقطpه ی متفاوت برداشpت می

شود.


برخی کاربرد های لیزر اسکنر ها:1-Area Monitoring


2- Presence Checking


3-Path Finding


4- Level Monitoring


5-Position Finding


6-Shape Determination


7-Ranging


8-Collision Protection


9-Height Control


10-Classification


http://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanner http://

cast.uark.edu/home/research/archaeology-and-historic-preservation/archaeological-geomatics/archaeological-laser-scanning/archaeological-laser-scanning-techniques.html

http://www.3dscanco.com/about/3d-scanning/

منابع

http://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanner

http://en.wikipedia.org/wiki/3D_scanner

http://cast.uark.edu/home/research/archaeology-and-historic-preservation/archaeological-geomatics/archaeological-laser-scanning/archaeological-laser-scanning-techniques.html








آموزش جامع اسکنر های لیزری how laser scanners work?

Engineering