Eine zuverlässige statische terrestrische Laservermessung benötigt zwei Dinge. Erstens müssen Sie die Registrierung planen, bevor Sie die Geräte aufstellen. Zweitens müssen Sie das registrierte Ergebnis mit etwas Unabhängigem abgleichen, bevor Sie es übergeben. Die Platzierung der Aufbauten, die Anordnung der Targets und die Scan-Überlappung bestimmen, ob sich die Scans sauber registrieren lassen. Redaktioneller Hinweis: Ein Registrierungsergebnis zeigt vor allem, dass die Scans untereinander übereinstimmen; ob sie mit dem realen Objekt übereinstimmen, erfordert eine separate Prüfung. Der Nachweis dafür benötigt eine separate Prüfung, etwa anhand einer bekannten Länge oder einer unabhängig gemessenen Referenz.
Die folgenden praktischen Hinweise stammen hauptsächlich aus der Wissensdatenbank von FARO für seine Focus-Scanner. Sämtliche Anzahlen, Einstellungen und Grenzwerte sind Empfehlungen für FARO Focus und keine universellen Standards. Andere Scanner und Projektspezifikationen können andere Anforderungen festlegen. 3D Mag hat keines der hier beschriebenen Verfahren durchgeführt.
Statische Aufbauten vor der Ankunft planen
Der Focus-Leitfaden für bewährte Verfahren von FARO besagt, dass eine schnelle Skizze des Scanstandorts helfen kann, Zeit zu sparen und die optimalen Scanpositionen zu bestimmen.
Bei der Auswahl der Aufstellpositionen besagt derselbe FARO-Leitfaden, den Scanner so zu positionieren, dass jeder Scan einen anderen Scan überlappt, und Übergangsbereiche wie Türöffnungen zu scannen, um die Registrierung zu unterstützen. FARO nennt keinen Überlappungsprozentsatz; wenn Ihre Projektspezifikation einen festlegt, befolgen Sie ihn.
Targets und Überlappung für eine praktikable Registrierung
Laut FAROs Focus-Leitfaden sind für die Registrierung mindestens drei Targets erforderlich, oder zwei, wenn Sensordaten wie die des Neigungsmessers verwendet werden. Dies ist ein Focus-spezifisches Minimum; prüfen Sie die Dokumentation Ihres eigenen Scanners.
Die Anordnung ist ebenso wichtig wie die Anzahl. FARO empfiehlt, dass jedes Target von mehr als einer Scannerposition sichtbar sein sollte und dass Targets während des Scanvorgangs nicht bewegt werden dürfen.
FARO empfiehlt außerdem, Targets durch unterschiedliche Höhe und Abstände der Targets in eindeutigen dreidimensionalen Mustern anzuordnen.
Auflösung, Abstand und Verdeckung
FARO definiert die Scanauflösung als die Anzahl der erfassten Datenpunkte und den Abstand zwischen ihnen und empfiehlt, sie anhand des erforderlichen Detailgrads, des Abstands zum interessierenden Objekt und des Abstands zu den Targets auszuwählen. Auflösung ist nicht Genauigkeit: Eine dichte Punktwolke kann dennoch falsch sein, daher wird die Genauigkeit separat geprüft (siehe unten).
Der Leitfaden von FARO weist darauf hin, dass Hindernisse wie Bäume oder Säulen häufig eine Anpassung der Scanpositionen erfordern und dass sich die Scanbereiche bei mehreren Scans über das Hindernis hinaus überlappen sollten.
Glas, Spiegel, Wasser und andere problematische Oberflächen
Die Tabelle fasst die in FAROs Focus-Leitfaden dokumentierten Einschränkungen zusammen. Die letzte Spalte enthält redaktionelle Planungshinweise.
| Oberfläche | Was der Focus-Leitfaden von FARO besagt | Planungsmaßnahme (Hinweis) |
|---|---|---|
| Glas | Messungen durch Glasoberflächen liefern keine wiederholbaren oder genauen Ergebnisse. | Stellen Sie das Gerät auf derselben Seite des Glases wie das Objekt auf. |
| Spiegel und stark reflektierende Oberflächen | Sie können das Scannen erschweren; das Abdecken mit braunem Papier oder Klebeband kann ihre Auswirkungen minimieren. | Decken Sie sie nur ab, wenn der Eigentümer des Standorts dies gestattet; andernfalls dokumentieren Sie die betroffenen Bereiche. |
| Wasser | Wasser bricht Licht zu stark, um ein zuverlässiges Scanergebnis zurückzugeben, und sollte vermieden werden. | Protokollieren Sie Wasseroberflächen und behandeln Sie Punkte darauf nicht als Messwerte. |
FARO führt das Problem mit Glas auf Rückreflexionen und Brechung zurück. Die Erfassung problematischer Oberflächen im Feldprotokoll zeigt der Person, die die Daten prüft, wo Lücken oder Rauschen zu erwarten sind.
Prüfung der registrierten Punktwolke: drei unterschiedliche Prüfungen
Ein guter Registrierungsbericht ist kein Nachweis der Genauigkeit. Die FARO-Dokumentation beschreibt drei unterschiedliche Prüfungen, die verschiedene Fragen beantworten; dokumentieren Sie jede separat.
Prüfung bekannter Längen. FARO schlägt vor, im ersten Scanbereich einen Gegenstand mit bekannter Länge wie einen FARO Scale Bar oder einen Meter-/Yardstab zu platzieren, um die Genauigkeit von Scans nach Abschluss der Registrierung zu überprüfen.
Vergleich mit einem unabhängigen Referenzsystem. In seinem Artikel zur Focus-Genauigkeitsprüfung beschreibt FARO den Aufbau eines Netzwerks aus Targetsphären und die Messung der Kugelmittelpunkte mit einem FARO-Lasertracker, wodurch diese zueinander genaue und bekannte Positionen erhalten. Die Focus-Scans werden dann mit diesem bekannten Referenzsystem verglichen. Diese Positionen sind relativ; der Artikel beschreibt kein georeferenziertes Koordinatensystem.
Für diese umfassenden Prüfungen empfiehlt derselbe FARO-Artikel, Targetsphären oder Schachbretttargets vollständig um den Scanner herum zu platzieren, einschließlich an den Punkten des vollständigen horizontalen und vertikalen Scanbereichs sowie in unterschiedlichen Höhen, einschließlich hoch und niedrig.
Konsistenzprüfung mit zwei Ausrichtungen. Diese Methode benötigt keine externe Referenz. Im Verfahren von FARO scannen Sie ein Targetnetzwerk, bewegen den Scanner mindestens 2 m und drehen ihn, scannen erneut und registrieren die beiden Datensätze mit targetbasierter Registrierung. FARO gibt an, dass der Punktabstand 2 mm für Focus S70/S150/S350/Max/Premium/Core, 4 mm für Focus 3D/X/XHDR und 6 mm für Focus M70 nicht überschreiten sollte. In diesem Leitfaden behandeln wir diese als modellspezifische Prüfgrenzwerte für dieses Verfahren und nicht als allgemeine Genauigkeitsspezifikation; der Artikel nennt dafür weder ein Konfidenzniveau noch Umgebungsbedingungen.
Kontrolle, Georeferenzierung und Lieferumfang
Entscheiden Sie vor der Entscheidung über die Erfassung, wofür der Lieferumfang bestimmt ist. Im Bereich Kulturerbe beschreibt Historic England Laserscanning und Photogrammetrie als Verfahren, die visuelle und metrisch genaue Basisdaten für Anwendungen im Kulturerbe bereitstellen, einschließlich der Planung von Erhaltungsmaßnahmen und Zustandsuntersuchungen. Die am 5. Januar 2022 aktualisierte Seite liefert methodischen Kontext und legt keine Gerätetoleranzen fest.
Die hier verwendeten Quellen dokumentieren den Vergleich mit einem relativen Referenzsystem, jedoch kein Verfahren zur Georeferenzierung, kein Koordinatenreferenzsystem und keine Toleranzen für die Vermessungskontrolle. Übernehmen Sie diese aus der Kunden- oder Projektspezifikation und dokumentieren Sie, wie die Kontrolle eingerichtet und geprüft wurde.
Ein praktischer Validierungsablauf (Hinweis, kein berichteter Test)
Dies ist ein vorgeschlagener Ablauf, den Sie an Ihr Projekt anpassen können. 3D Mag hat keine Tests oder Messungen durchgeführt.
- Legen Sie zuerst die Anforderung fest: Zweck, erforderliche Toleranz und Koordinatensystem gemäß Projektspezifikation.
- Skizzieren Sie den Standort und planen Sie die Aufbauten so, dass jeder Scan einen anderen überlappt, einschließlich Türöffnungen und Bereichen hinter Hindernissen.
- Platzieren Sie Targets in einem festen 3D-Muster, die jeweils von mehreren Aufbauten sichtbar sind und das Minimum Ihres Scannerherstellers erfüllen.
- Legen Sie die Auflösung anhand von Detailgrad und Abstand fest und dokumentieren Sie die verwendeten Einstellungen.
- Protokollieren Sie Glas, Spiegel und Wasser und planen Sie Aufbauten oder zulässige Abdeckungen entsprechend.
- Führen Sie nach der Registrierung die Prüfungen separat durch und dokumentieren Sie sie: bekannte Länge, unabhängiger Referenz- oder Kontrollvergleich, soweit erforderlich, sowie jede Hersteller-Konsistenzprüfung mit ihrem exakten Modellgrenzwert und ihren Bedingungen.
- Dokumentieren Sie, wie Kontrolle und Georeferenzierung eingerichtet und geprüft wurden.
Leserfragen
Wie viele Targets benötige ich? Der Focus-Leitfaden von FARO nennt mindestens drei oder zwei mit Sensordaten wie dem Neigungsmesser, die jeweils von mehr als einem Aufbau sichtbar sind. Bei anderen Scannern kann dies abweichen.
Ist Scanauflösung dasselbe wie Genauigkeit? Nein. Die Auflösung beschreibt Punktanzahl und Punktabstand; die Genauigkeit muss anhand einer bekannten Länge oder einer unabhängigen Referenz geprüft werden.
Kann ich durch Fenster scannen? Der Focus-Leitfaden von FARO besagt, dass Messungen durch Glas keine wiederholbaren oder genauen Ergebnisse liefern. Stellen Sie das Gerät auf der nahen Seite auf.
Beweist eine saubere Registrierung, dass die Vermessung genau ist? Nicht für sich allein. Die erforderliche Toleranz ergibt sich aus der Projektspezifikation, und die obigen Prüfungen beantworten unterschiedliche Fragen.
Wie georeferenziere ich eine TLS-Vermessung? Die hier verwendeten Quellen behandeln dies nicht. Befolgen Sie die Spezifikation des Projekts für die Vermessungskontrolle.
Quellen
Dieser Erklärartikel basiert auf zitierten veröffentlichten Quellen; 3D Mag hat keine praktischen Tests durchgeführt. Sponsoring des Herausgebers.
