Faro

Skanowanie klifu nad zbiornikiem Jeziorsko

Ostatnie lata, przynoszące ciągły rozwój i większą dostępność technik pomiarowych, umożliwiają obserwacje zjawisk w środowisku na niespotykanym wcześniej poziomie szczegółowości. Naziemne skanowanie laserowe, dzięki swojej mobilności i dokładności, wykorzystywane jest coraz powszechniej w geologii oraz geomorfologii. Najczęściej do dokumentowania procesów przemieszczeń gruntu, osuwisk czy erozji. Za jego pomocą udaje się zaobserwować niedostrzegane do tej pory zjawiska, a przy okazji zapoczątkować szersze rozważania nad zmianami środowiska. Taki właśnie przykład miał miejsce nad zbiornikiem Jeziorsko, gdzie skanowany za pomocą TLS fragment brzegu – 3 metrowej wysokości klif – stał się poligonem badawczym nad współczesnymi procesami mrozowymi w dobie zmian klimatu.

Od 2014 roku dr hab. Halina Kaczmarek (prof. UKW) i dr Sebastian Tyszkowski (IGiPZ) prowadzą tu badania nad erozją klifu sztucznego zbiornika wodnego utworzonego w 1986 roku na rzece Warcie. Do oceny tempa przekształceń zachodzących w obrębie badanego klifu badacze wykorzystywali do tej pory zdjęcia lotnicze, lotniczy skaning laserowy oraz pomiary terenowe odbiornikami GPS. Jednak przełomem w badaniach okazało się wykorzystanie naziemnego skaningu laserowego.

Klif

Początkowo serie pomiarowe TLS wykonywane na zbiorniku Jeziorsko służyły ocenie tempa cofania klifu pod wspływem erozji fal podmywających brzeg zbiornika. Po sezonie zimowym, pozbawionym erozji falowej, u podstawy otaczających zbiornik klifów obserwowano usypane świeże stożki usypiskowe natomiast w obrębie ścian klifów identyfikowano duże zmiany. Były one wynikiem erozji mrozowej. Przejawy wpływu erozji mrozowej na grunt są znane od wielu lat jednak dotychczas brakowało dobrej metody jej ilościowej oceny . Wcześniej w tego typu badaniach wykorzystywano tzw. szpiki erozyjne – pręty wbijane w grunt, jednak z uwagi na naruszenie gruntu, punktowy pomiar oraz zbyt małą dokładność nie dawały one zadowalających rezultatów.

Klif

Powtarzane w kolejnych sezonach skanowania TLS pokazały, że zmiany sezonowe w morfologii klifu będące wynikiem erozji mrozowej mogą dochodzić do ponad 10 cm. Jednoczenie na monitorowanym klifie występuje duże zróżnicowanie efektywności tego procesu, często na niewielkich odległościach.

Dzięki wykorzystaniu TLS wiemy już, że w naszej strefie klimatycznej wietrzenie mrozowe ma dużo większy wpływu na erozję niż dotychczas sądzono. Dzięki TLS wiem już że proces ten jest bardzo zmienny przestrzennie.

Jednoczenie uzyskane wyniki zainspirowały badaczy do oceny wpływu zachodzących zmian klimatu na liczbę przejść temperatury przez punkt 0 stopni. Na badanym na zbiorniku Jeziorsko klifie zamontowano czujniki pomiaru temperatury, które co 10 min rejestrują temperaturę gruntu.

Okazuje się że zmiany klimatu w istotny sposób wpływają i na to zjawisko. Analiza blisko 70 letniego ciągu danych meteorologicznych (1950-2018) z okolicznych stacji IMGW wykazała że liczba tych zdarzeń średnio w badanym obszarze wynosząca 64-71 zmniejsza się o około 2-4 zdarzenia na 10 lat.

Dotychczasowe wyniki badań nad erozją mrozową prowadzonych z wykorzystaniem TLS spotkały się z uznaniem na świecie a wyniki publikowane były w renomowanych czasopismach naukowych: Catena, Sciences of The Total Environment STOTEN.

W październiku 2021 wspólnie z Panią Mają Łukasiewicz z TPI Gdańsk wykonano pierwszą serię pomiarów z wykorzystaniem skanera FARO FOCUS S350+ udostępnionym przez firmę TPI Sp. z o.o.

Urządzenie te charakteryzuje się zasięgiem pomiaru do 350 metrów, szybkością pomiaru rzędu 2 mln pkt/s oraz dokładnością dochodzącą do 1 mm, dzięki czemu można śledzić nawet minimalne zmiany. Oprócz tego skaner ma kompaktowe wymiary oraz niską wagę, co sprawia, że jest to bardzo mobilne urządzenie. Kamera pracująca z wykorzystaniem technologii HDR sprawia, że oprócz zebranej geometrii przechwytywany jest też realny kolor skanowanego obiektu. Są one wykorzystywane od wielu lat w pracach badawczych w niemal każdym zakątku kuli ziemskiej, od pomiarów na stacjach arktycznych po dokumentowanie wykopalisk archeologicznych w krajach afrykańskich.

Ścianę długości 120 m skanowano z 6 stanowisk, co zapewniło unikniecie cieni pomiarowych i pozwoliło uzyskać chmurę punktów o gęstości 6400 pkt/m2 na klifie.

Dzięki wykorzystaniu skanera FARO autorzy spodziewają się jeszcze większej dokładności pomiarów niż do tej pory. Ta sesja pomiarowa jest również szczególna pod względem opomiarowania temperatury, ponieważ na klifie i w jego otoczeniu umieszczono 5 czujników rejestrujących temperaturę gruntu i powietrza co 10 minut.

 

Wyników można spodziewać się po kolejnej serii pomiarowej na wiosnę 2022 roku.

Z perspektywy 20 lat pracy terenowej możemy stwierdzić, że jeszcze nigdy prace te nie były tak efektywne jak przy wykorzystaniu skanowania laserowego.

 

Pomiary kontrolne w przemyśle z wykorzystaniem ręcznego skanera 3D?

Firma TPI przeprowadziła na potrzeby klienta test ręcznego narzędzia skanującego Faro freestyle dla potrzeb kontroli jakości w zakładzie przemysłowym. Jest to przykład jak uniwersalnym produktem pomiarowym jest skaner 3D.

Uniwersalny ręczny skaner 3D, sprawdza się w przypadku skanowania trudno dostępnych obiektów oraz jako uzupełnienie klasycznego skanowania 3D. Urządzenie szybko i rzetelnie dokumentuje konstrukcje i obiekty w 3D, tworząc kolorowe chmury punktów o wysokiej rozdzielczości. Dzięki swojej niezrównanej precyzji skaner nadaje się do wszystkich zastosowań, w których należy szybko pozyskać model obiektów w 3D. Użytkownik pracując z tabletem w czasie rzeczywistym śledzi proces skanowania.Urządzenie idealnie sprawdza się jako podstawowe urządzenie pomiarów 3d oraz narzędzie, z którym rozpoczynamy pomiary w trybie 3D.

Głowne cechy:

  • lekkie urządzenie – skanery Freestyle3D / Freestyle3D X ważą zaledwie 0,98 kg
  • ręczny kolorowy skaner laserowy – bezwysiłkowe rejestrowanie niemal dowolnego typu powierzchni w czasie rzeczywistym
  • intuicyjny system Plug and Play – zasilanie bezpośrednio z tabletu
  • wizualizacja chmury punktów w czasie rzeczywistym – wizualizacja chmury punktów w czasie rzeczywistym bezpośrednio w tablecie
  • idealne rozwiązanie do dokumentacji 3D – bezproblemowe łączenie skanów wykonanych skanerem klasycznym Focus
  • wysoka odporność na niesprzyjające warunki atmosferyczne – skanery ręczne Faro jako jedyne tego typu urządzenia na rynku posiadają klasę odporności IP5X w przypadku Freestyle3D oraz IP52 dla Freestyle3D X

Podstawowe parametry:

  • dokładność w punkcie 3D:  1.5mm (freestyle 3D),  1 mm (freestyle 3D X),
  • Zasięg 0,5 – 3,0 m
  • Rejestrowanie punktów 3D Do 88 000 pkt/s
  • Waga: 0,98 kg
  • inne: zasilany przez port USB, wbudowana lampa błyskowa LED, laser klasy 1

Pomiar kopyta do kształtowania arkusza blachy

Cel: pomiar kopyta dla firmy zajmującej się wytwarzaniem dużych konstrukcji stalowych stosowanych w przemyśle stoczniowym, energetycznym oraz paliwowym.

Należało zbadać dokładność wykonania górnej powierzchni o pofalowanym, trudnym do zmierzenia tradycyjnymi metodami kształcie. Powierzchnia ta odpowiada za nadanie odpowiedniego kształtu obrabianemu arkuszowi blachy. Ukształtowane arkusze tworzą poszycie statku, więc muszą być wykonane z odpowiednią dokładnością wynoszącą 3 mm.

Użyte narzędzia:

  • Ręczny skaner Faro Freestyle z oprogramowaniem Faro Scene
  • Oprogramowanie do zaawansowanej kontroli jakości Geomagic Control

geomagic freestylex

Przebieg pomiaru:

  1. Faro Freestyle – pomiar całej konstrukcji przy użyciu naklejanych znaczników, poprawiających dokładność skanowania – 3 godziny
  2. Faro Scene – obróbka wyników do postaci jednorodnej chmury punktów o wysokiej jakości – 2 godz.
  3. Geomagic Control – dopasowanie skanu do referencyjnego, idealnego modelu CAD – 0,5 godz.
  4. Geomagic Control – utworzenie kolorowej mapy odchyłek poprzez porównanie skanu do modelu CAD – 0,5 godz.
  5. Geomagic Control – wyznaczenie dokładnej wartości odchyłki w każdym miejscu, w którym przecinają się płaty blach (tzw. węzły) – 3 godz.
  6. Geomagic Control – utworzenie przejrzystego raportu w postaci pliku PDF 3D, który zawiera wyniki z całej analizy – 0,5 godz.

Całość zajęła około 10 godz.

 

Skanowany obiekt

Skanowany obiekt

 

Model CAD obiektu

Model CAD obiektu

 

Kolorowa mapa odchyłek względem referencji z projektu

Kolorowa mapa odchyłek względem referencji z projektu

 

Raport 3D z pomiaru

Raport 3D z pomiaru

Orbit Content Manager – ożywianie „martwych” danych

Często w naszej pracy spotykamy się z problemem objętości danych. Nie ma znaczenia czy masz 5 GB czy 2 TB  danych i tak taką objętością „zabijesz” swój komputer. Praca z chmura punktów staje się nieznośna i praktycznie nie możliwa.

Dodatkowo pojawia się problem danych z różnych źródeł – jedynie co je łączy to układ współrzędnych ale… w każdym pliku inny. Łzy w oczach pojawiają się w sytuacji gdy chcemy łącznie z tymi danymi przedstawić dane wektorowe np. DGN, DWG.

Gdy już wczytamy te dane w jakiś magiczny sposób do komputera będziemy chcieli w jakiejś bliskiej perspektywie na nich zarobić – czyli walczymy o produkt finalny – faktura VAT !.

Mamy naszym zdaniem na te problemy rozwiązanie i dodatkowo wiemy jak już opracowane dane dostarczyć do klienta końcowego – nie mamy wprawdzie jeszcze modułu do wystawiania faktur ale kto wie…. .

Orbit Content Manager to program dynamicznej belgijskiej firmy mający coś w sobie magicznego i „czuć na każdym kroku” pasje tworzenia oprogramowania.

Co jest takiego niezwykłego w tym oprogramowaniu ?

Orbit Content Manager ożywi każdą chmurę punktów – nie ma znaczenia czy jest to 5 GB czy 5 TB – będziemy mogli z taką chmurą pracować na zwykłym laptopie. Zniknie problem danych z różnych źródeł – zaimportujemy dane do jednego projektu z wielu systemów pozyskiwania danych mobilnych. Finalnie będziemy pracowali na jednorodnym projekcie – nie będziemy czuli że mamy do czynienia z danymi z różnych systemów – no chyba, że jakość chmury punktów i fotek systemu Topcon IP-S3 będzie się pozytywnie wyróżniała.

Błyskawicznie połączymy zdjęcia (mając plik z georeferencją poszczególnych zdjęć)  z chmurą punktów i będziemy mogli wykonywać dowolne pomiary. Podczas pomiarów będziemy widzieli zdjęcie ale „w tle” będzie czekała chmura punktów jako źródło danych.

Orbit Content Manager posiada wiele specjalistycznych narzędzi pozwalających weryfikować jakość danych oraz z pełną odpowiedzialnością dostarczyć do klienta końcowego. Możemy „sprawdzić” cały projekt według punktów kontrolnych, możemy „wyczyścić duchy”, rozproszyć ustalony błąd położenia trajektorii i stworzyć nową skonsolidowaną trajektorię. Orbit Content Manager pozwoli  również „wyciąć” dowolny kawałek chmury punktów, wyeksportować do np. LAS.

Reasumując jeśli masz problem z objętością chmur punktów, TIF lub chcesz połączyć dane z różnych źródeł warto spróbować przygody z oprogramowaniem Orbit.

Orbit Content Manager jest oprogramowaniem które ożywia duże zbiory danych i wpisuje się w cykl życia danych mobilnych. Następne etapy to pozyskiwanie informacji z danych oraz publikacja (dostarczanie do klienta końcowego).

Jeśli jesteś posiadaczem drona, systemu mobilnego skanowania, foto rejestracji lub masz kilka dysków z takimi danymi – serdecznie zapraszamy – orbit@tpi.com.pl