up
Search      menu
عمران :: مقاله نقشه برداري PDF
QR code - نقشه برداري

نقشه برداري

نقشه برداري صنعتي با اسکنر فتوليزري

نقشه برداري صنعتي با اسکنر فتوليزري
3D Laser Scanner
مقدمه
اسکنر فتو ليزري در واقع يک توتال استيشن روباتيک است که به همراه دوربين فتوگرامتري برد کوتاه مي تواند بدون نياز به رفلکتور ,با سرعتي بالاو باور نکردني نقاط محيط اطراف خود را برداشت نموده و توسط رايانه هدايت شود. مدل z420hآخرين نمونه توليد شده شرکت ريگل اتريش است .از خصوصيات منحصر به فرد اين اسکنر دقت 5ميليمتر در برد 1000متر و امکان نقشه برداري دقيق است و به همين دليل در بيشتر زمينه هاي تهيه نقشه کاربرد دارد.
کاربرد اسکنر فتو ليزري در زمينه صنعت
يکي از کاربردهاي فتو ليزري ,تهيه نقشه از وضع موجود از مراکز صنعتي و همچنين قطعات صنعتي است که عموما براي طراحي انواع تغييرات از قبيل نصب کوره ها و قطعات ديگر از اين نقشه استفاده مي شود.
همچنين با استفاده از اسکنر ليزري و فتوگرامتري برد کوتاه ,مي توان در مدت زمان کوتاهي اطلاعات مربوط به هندسه تارگت مورد نظر جمع آوري نموده و در مرحله بعد ,اطلاعات مفيد توسط عامل دستگاهي به کمک تصوير و ابر نقاط در نرم افزار استخراج شود .
همان طور که در بخش فني ذکر شد ,اسکنر قادر است حدود 12000نقطه از اجسام واقع در محيط اطراف جمع آوري نمايد.استخراج اطلاعات مفيد بستگي به نوع هدف دارد ,به طوري که به عنوان مثال تهيه نقشه وضع موجود از سازه هاي يک پالايشگاه ,,موقعيت لوله ها ,مخازن ,برجها و....به عنوان اطلاعات مفيد تلقي مي شودو نقاط برداشت شده از بستر پالايشگاه نيز نويز به شمار مي آيند .اما اگر هدف ,تهيه نقشه توپوگرافي از بستر باشد ,نقاط برداشت شده روي لوله ها و ديگر سازه هاي مصنوعي به عنوان نويز تلقي شده و نقاط روي بستر اطلاعات مفيد را تشکيل مي دهند .در واقع ,با به کار بردن اسکنر يکبار اطلاعات را جمع آوري کرده و بارها از آن استفاده مي شود .قسمت عمده و پر حجم کار نيز با استفاده از نرم افزار در دفتر انجام مي شود .تنها مساله اي که بايد در کار ميداني رعايت شود ,در نظر گرفتن ديد مهندسي براي انتخاب مکان استقرار دستگاه است . همچنين تنظيم پارامترهاي عکسبرداري از قبيل رزولوشن ,ميزان و زمان نوردهي و فاصله کانوني لنز براي دوربين نصب شده به روي اسکنر از اهميت زيادي بر خوردار است.
نقشه برداري صنعتي با اسکنر فتو ليزري
اسکنرفتو ليزري يکي از دستگاههاي نو ظهور در زمينه نقشه برداري است که با ظهور غافلگيرانه خود راه حلهاي زيادي را براي انجام طرح هاي مختلف در اختيار استفاده کنندگان قرار داده است.
شايد گاهي اوقات بجز استفاده از اسکنر فتوليزري هيچ راه حل ديگري براي تهيه يک نقشه وجود نداشته باشد. ، تهيه نقشه وضع موجود(As-Built ) از پالايشگاهها و مراکز صنعتي، تهيه نقشه توپوگرافي از صخره هاي غير قابل دسترس براي مطالعات ساختگاه سدها، مهندسي معکوس سازه هاي بزرگ و مستند نگاري صحنه تصادفات و جرم نام برد.
اسکنر فتوليزري در واقع يک توتال استيشن روباتيک است که به همراه دوربين هاي فتوگرامتري برد کوتاه مي تواند بدون نياز به رفلکتور، با سرعتي بالا و باور نکردني نقاط محيط اطراف خود را برداشت نموده و توسط رايانه هدايت شود.
مدل Z420i آخرين نمونه توليد شده توسط شرکت ريگل اتريش است. از خصوصيات منحصر به فرد اين اسکنر دقت 5 ميليمتر در برد 1000 متر و امکان نقشه برداري دقيق است و به همين دليل در بيشتر زمينه هاي تهيه نقشه کاربرد دارد.
در صنعت،مدل سه بعدي تهيه شده از پالايشگاهها و کارخانه هاي پتروشيمي و سازه هاي صنعتي بعنوان نقشه هاي As-Built ‌ اهميت بسياري دارد. نرم افزار هاي ديگري همانند PDMS در صنعت ، As-Built طراحي تهيه مي کند،ولي اسکنر فتو ليزري يک مدل سه بعدي وضع موجودازسازه باويژگيهاي منحصر بفرد ارائه ميدهد.
از مدل تهيه شده دراين روش مي توان تفسيرهاي موضوعي مختلفي کرد که شامل :
* تهيه نقشه As-Built بادقت بهتراز 5 ميليمتر
* طراحي انواع تغييرات (Modification) از قبيل نصب کوره ها و قطعات ديگر.
* طرح توسعه واحد هاي صنعتي .
* بررسي وضعيت دسترسي به قطعات شامل Valve ها و Sensor ‌ هاي دستگاهي و ...
* استفاده از مدل کامل سه بعدي براي آموزش نيروي انساني جديد.
* مشخص شدن تناقضات طراحي با ساخت با دقت بهتر از 5 ميليمتر .
* تهيه نقشه هاي ايمني ، وزن دهي به واحد ها و بخش هاي مختلف به لحاظ ريسک ايمني .
البته روشهاي ديگري نيز نظير فتوگرامتري بدون ليزر، ويدئو گرامتري و هازمپ (HASMAP) براي انجام اين کار وجود دارد که در مقايسه با توانايي اسکنر فتوليزري و فتوگرامتري برد کوتاه از سرعت و دقت پايين تر و هزينه بيشتري برخوردار هستند.
همچنين بااستفاده از اسکنر فتوليزري و فتوگرامتري برد کوتاه، مي توان در مدت زمان کوتاهي اطلاعات مربوط به هندسه«موقعيت و ابعاد» تارگت مورد نظررا جمع آوري نموده و در مرحله بعد، اطلاعات مفيد توسط عامل دستگاهي به کمک تصوير و ابر نقاط در نرم افزار استخراج مي شود.
اسکنر قادر است در هر ثانيه حدود12000 نقطه از اجسام واقع در محيط اطراف را جمع آوري نمايد. استخراج اطلاعات مفيد بستگي به نوع هدف دارد، به طوري که به عنوان مثال تهيه نقشه وضع موجود(As-Built)، از سازه هاي يک پالايشگاه، موقعيت لوله ها، مخازن، برجها و… به عنوان اطلاعات مفيد تلقي شده و نقاط برداشت شده از بستر پالايشگاه نيز نويز به شمار مي آيند.
اما اگر هدف، تهيه نقشه توپوگرافي از بستر باشد، نقاط برداشت شده روي لوله ها و ديگر سازه هاي مصنوعي به عنوان نويز تلقي شده و نقاط روي بستر اطلاعات مفيد را تشکيل مي دهند. در واقع، با بکار بردن اسکنر فتوليزري يکبار اطلاعات را جمع آوري و بارها از آن استفاده مي شود. قسمت عمده و پر حجم آن نيز با استفاده از نرم- افزار و در دفتر انجام مي شود.
مشخصات فني Z420I
* برد فاصله يابي بدون استفاده از رفلکتور: 1000متر(هزار متر)
* سرعت اندازه گيري نقاط: 12000 (دوازده هزار) نقطه در ثانيه
* دقت اندازه گيري طول: 10 ميليمتر و قابل افزايش تا 5 ميليمتر با تکرار اسکنها
* انتقال اطلاعات و تصاوير از طريق: RS232C،TCP IP و USB
* نحوه تخليه اطلاعات: به صورت Online همزمان با برداشت نقاط
* کلاس ليزر مورد استفاده: کلاس C1(کاملا امن براي چشم)
* زوايه ميدان ديد:دوران 360 درجه در صفحه افق حول محور قائم و 80 درجه در صفحه قائم که با چرخش حول محور افق دستگاه مي توان پوشش 360 درجه قائم را نيز تامين نماييم.
* طول موج ليزر: مادون قرمز نزديک
* منبع تغذيه: 5.6A؛12-28V DC (باتري اتومبيل)
* محدوده دما: در حين انجام کار 040 C و هنگام نگهداري -10+50 C
* وزن دستگاه: 5 14کيلوگرم
* ابعاد: 463mm 210mm
قابليتهاي ديگر:
* قابليت تلفيق فتوگرامتري بردکوتاه با ابر نقاط ليرزي
* امکان اتصال به GPS به منظور زمين مرجع نمودن آني نقاط
* تلفيق اسکنهاي مختلف از ايستگاههاي مختلف بلافاصله بعد از برداشت نقاط به صورت خودکار
* برداشت نقاط با رنگ و بافت طبيعي از سطوح
ضرورت استفاده از ابر نقاط به همراه تصوير در سازه هاي پيچيده و عظيم:
استفاده از فتوگرامتري برد کوتاه بدون حضور ليزر براي تهيه نقشه از سازه اي عظيم و پيچيده کاري زمان بر و پر هزينه است. بدين سبب در اين روش بايد ابتدا تصاوير نسبت به يکديگر و نسبت به سيستم مختصات مبنا توجيه شوند، سپس براي اندازه گيري يک نقطه روي شي مورد نظر آن را حداقل در سه تصوير اندازه گيري بنماييم. اندازه گيري هر نقطه در چند تصوير کاري دشوار است، در صورتي که اسکنر فتوليزري در هر ثانيه12000برداشت مي نمايد و با تلفيق اين نقاط با تصوير اخذ شده، ميليونها نقطه کنترل«داراي مختصات عکس و مبنا» روي تصوير ظاهر مي شود. تصاوير بدست آمده از اين روش نياز به هيچ گونه توجيهي ندارد، زيرا اين توجيحات توسط نقاط کنترل مورد استفاده در برداشت ابر نقاط، پارامترهاي کاليبراسيون دوربين عکسبرداري و اسکنر و نرم افزار مربوطه به صورت خودکار انجام شده است. به کاربردن اسکنر فتوليزري و فتوگرامتري برد کوتاه در ابعاد گسترده کار ميداني بسيار ساده تر و سريع تر از فتوگرامتري برد کوتاه است. در کاربردهايي که دقتهاي زير ميليمتر مورد نياز است، از ليزرهايي با برد کوتاه و دقت در حدود200ميکرون استفاده مي شود که معمولا در اين زمينه ابعاد شي مورد نظر محدود و کوچک است.
روش دقيق کار در تلفيق داده هاي اسکنر فتوليزري و فتوگرامتري برد کوتاه
روش انجام کار طي مراحل زير توضيح داده مي شود:
1. اندازه گيري نقاط کنترل مبنايي
قبل از شروع کار با اسکنر بايد مختصات نقاطي را به عنوان نقاط کنترل در سطح منطقه مورد نظر اندازه گيري کنيم . البته اين نقاط بايد در ملهاي در نظر گرفته شوند که بهترين ديد از زواياي مختلف براي آنها بر قرار باشد . بعد از اندازه گيري مختصات نقاط به وسيله توتال استيشن يا GPS,نوبت به استقرار رفلکتورهاي مخصوص اسکنر روي اين نقاط مي رسد . اين رفلکتورها عموما به صورت کاغذ هستند که روييک سيلندر با ابعاد مشخص چسبانده شده اند .
در روشي ديگر، در مواردي که امکان تلفيق اسکنهاي مختلف موجود نباشد، مي توان ازGPS براي انتقال مختصات ابر نقاط به سيستم مختصات مبنا (WGS84) استفاده نمود. به عبارت ديگر، زماني که امکان اندازه گيري رفلکتورهاي مشترک بين دو استقرار وجود نداشته باشد، ازGPS استفاده مي شود.
2. گردآوري اطلاعات
کاربرد اين رفلکتورها در تلفيق داده هاي جمع آوري شده ازايستگاه هاي مختلف است و در نهايت به دليل اينکه تصاوير به نقاط لينک شده اند، تصاوير نيز داراي مختصات مبنا مي شوند.
3. ترسيم عوارض
با وارد کردن تصاوير و نقاط ليزري به داخل نرم افزار مي توان عمليات ترسيم را آغاز نمود. بدين صورت که براي ترسيم يک سيلندر مي توان نقاط ليزري را از ابعاد مختلف مورد بررسي قرار داد و قطر آن را با کمک گرفتن از تصوير ترسيم نمود. سپس با کمک گرفتن از ديگر ابزار ترسيمي مي توان سيلندر را مدل سازي نمود. در اين روش براي ترسيم المانهاي دو بعدي و سه بعدي مانند دايره، استوانه و کره ميانگيني از داده ها گرفته مي شود که انتظار مي رود دقت کار از 5 ميليمتر بيشتر باشد.
استفاده از فتو گرامتري برد کوتاه براي تهيه نقشه خطي
از فتوگرامتري برد کوتاه مي توان به منظور تهيه نقشه وضع موجود از اجسامي که داراي سطوح صاف ,ابعاد محدود و شکل هندسي غير پيچيده هستند ,استفاده نمود .البته براي دقتهاي بهتر از 100ميکرون نمي توان از تک عکس به همراه نقاط ليزري استفاده نمود. در اين صورت بايد از دوربين هاي که از استحکام هندسي بالاي بر خوردار هستند ,استفاده نمود . اندازه فيزيکي پيکسل دوربين و همچنين تعداد پيسک آن نيز در حصول دقتهاي بالا بسيار مهم است.
استفاده از فتوگرامتري برد کوتاه براي تهيه نقشه خطي:
از فتوگرامتري برد کوتاه مي توان به منظور تهيه نقشه وضع موجود(As -Built) و اجسامي که داراي سطح صاف، ابعاد محدود و شکل هندسي غير پيچيده هستند، استفاده نمود. البته براي دقتهاي بهتر از100ميکرون نمي توان از تک عکس به همراه نقاط ليزري استفاده نمود. در اين صورت بايد از دوربين هايي که از استحکام مهندسي بالايي برخوردار هستند، استفاده نمود. اندازه فيزيکي پيکسل دوربين و همچنين تعداد پيکسل هاي آن نيز در حصول دقتهاي بالا بسيار مهم است. روش عمومي کار بدين صورت است که ابتدا تصاوير را از زواياي مناسب اخذ نموده و سپس يک سري نقاط مشترک(Tie) بين تصوير مجاز به منظور توجيه نسبي آنها و همچنين نقاط کنترل«حداقل3نقطه» براي تعيين پارمترهاي توجيه خارجي اندازه گيري مي شوند.بعد از انجام محاسبات سرشکني پارامترهاي توجيه خارجي ودقت نقاط کنترل محاسبه شده در صورت رضايت بخش بودن نتايج، تصاوير آماده ترسيم مي شوند.
نتيجه گيري
استفاده از اسکنر فتو ليزري به همراه برد کوتاه به منظور تهيه نقشه وضع موجود از سازه هاي صنعتي عظيم وپيچيدهراه حلي مناسب است و در زمان و هزينه صرفه جويي خواهد شد ,به طوري که برگزيدن روشهاي ديگر مستلزم صرف هزينه و زمان بيشتري است.

هر چند وقت يک بار ورود يک تکنولوژي جديد انقلابي در رشته نقشه برداري ايجاد مي کند که باعث مي شود انجام کارهاي غير ممکن يا سخت به کارهاي روز مره و عادي ...

هرگاه از من خواسته مي شود براي انتخاب يك تلسكوپ نجومي توصيه اي داشته باشم در حالي كه بودجه ۲۰۰ يا ۲۰۰۰ پوندي موجود است سوالي كه هميشه مطرح مي شود اين ...

نقشه برداري سياره اي بيش از هفتاد و دو هزار خط تراز از ماه، شانزده ميليون خط تراز از سيارک اِروس ۱ و بيش از ششصد ميليون خط تراز از مريخ، به عنوان داده ...

يک نقشه توپوگرافيک ، چيزي نيست جز تعدادي خطوط ساده که گاه به صورت پيچ در پيچ و گاه به صورت صاف کشيده شده اند . به اين خطوط ، خطوط حد فاصل يا Contour l ...

در تصويربرداري پزشکي، «سيستم ارتباط و بايگاني تصويري» يا PACS (Picture Archiving and Communication System) از تعدادي رايانه يا شبکه تشکيل شده که به طو ...

فرنولوژيست ها کساني بودند که تلاش مي کردند مغز را از روي پستي بلندي هاي موجود بر سطح جمجمه درک کنند. اگر اين امر امروزه بسيار دور از ذهن به نظر مي رسد ...

تجزيه خاك تجريه خاك براي تمام محصولات كشاورزي اساس توصيه كودي مي‌باشد. نمونه‌هايي كه از مزارع آزمايشي گرفته مي‌شود از اهميت خاصي برخوردار است. چه اين ...

مروري بر نقشه برداري زير زميني نقشه برداري زير زميني که در غرب آن را با کلمه لاتين Underground Surveying مي‌شناسند، شاخه اي از رشته مهندسي نقشه برداري ...

دانلود نسخه PDF - نقشه برداري