Některé novinky laserové techniky na výstavě INTERGEO 2007 (část 1)

Mezinárodní konference a výstava geodezie, geoinformatiky a správy nemovitostí INTERGEO se konala ve dnech 25.–27. září 2007 v Lipsku v novém veletržním areálu (obr. 1) poblíž dálnice A14 (Drážďany – Halle). Obsah konference a výstavy charakterizovalo motto celé akce „Vědění a obchodování pro zemi“.

Náplní výstavy byly zejména geodetické přístroje a jejich příslušenství, software, geoinformační systémy, zpracování dat, reprodukční technika, fotogrammetrie a kartografie [2]. Současně s výstavou v kongresových sálech probíhala mezinárodní konference, INTERGEO Forum, dále 55. Německé kartografické dny a Geodetický týden (25.–27. 9. 2007), který podával přehled aktivit geodetických oborů německých univerzit a výzkumných ústavů [2]. Tyto akce umožnily odbornou prezentaci vlastních výzkumných výsledků a výměnu zkušeností odborníků z praxe i studentů. Pořadatelem byl Německý svaz geodetů (Deutscher Verein für Vermessungswesen – DVW).

Na mezinárodní konferenci bylo předneseno 108 referátů za účasti 1 295 registrovaných odborníků. Zaujala nás sekce Kinematika a řízení strojů moderovaná Prof. Dr. H. Kuhlmannem z Universität Bonn a sekce Možnosti a hospodárnost terestrických laserových skenovacích systémů moderovaná Prof. Dr. R. Staigrem z Fachhochschule Bochum. Zajímavé bylo INTERGEO Forum zaměřené na Fotogrammetrii a laserové skenování a Forum 3D – Aplikace. Jednotlivé referáty lze stáhnout z webových stránek [3]. Příští výstava a kongres se budou konat v Brémách v roce 2008.

Výstava INTERGEO se koná pravidelně každý rok vždy v jiném německém městě a bývá doplněna atraktivním programem konferencí a exkurzí do okolí města. V loňském roce tato výstava proběhla v Mnichově (10.–13. 10. 2006) v rámci XXIII. Mezinárodního kongresu FIG (Mezinárodní federace zeměměřičů). Letošní výstava, již třináctá v pořadí, probíhala ve dvou halách (hala 1 a hala 3) ve veletržním areálu v Lipsku na ploše 25 000 m² a zúčastnilo se jí 484 vystavovatelů z 28 zemí včetně Kanady, USA a Číny. Nechyběla ani Česká republika. Akcí se zúčastnilo přes 17 000 odborníků ze všech zemí světa.

Rozsah letošní výstavy byl značný, vystavovatelů a jejich exponátů bylo velké množství se širokým odborným záběrem a vše nelze zahrnout do jednoho příspěvku. Proto tento článek obsahuje pouze novinky v oblasti terestrických laserových skenovacích systémů (TLS) včetně jejich software [1] a dalším přístrojům a zařízením bude věnován příští článek.

Novinky v oblasti terestrických laserových skenovacích systémů (TLS) včetně jejich software

Firma CALLIDUS Precision Systems GmbH předvedla jako novinku skener CPW 8000 (obr. 2). Proti předchozímu typu CP 3200, který patřil k pulzním skenerům [1], může CPW 8000 pracovat v kombinaci pulzního a fázového režimu (kombinace obou možných principů je patentována). Maximální dosah je 80 m, přesnost měření vzdálenosti je 2 mm/30 m. Vodorovné zorné pole je 360 °, svislé zorné pole 300 °. Rychlost skenování je 50 000 bodů/sec. Přístroj je doplněn interní kamerou a naměřené údaje jsou uloženy v paměti Laptop PC [5]. Laser o vlnové délce 658 nm je zařazen do 3R bezpečnostní třídy podle IEC 60825-1. Skener lze připojit na běžnou hlavici trojnožky stativu a korektura sklonu přístroje se provádí vestavěným senzorem sklonu. Patří k panoramatickému typu skeneru.

Firma FARO nabízí Laser Tracker X s maximálním dosahem 70 m a přesností až 0,025 mm a automatickou kompenzací vnějších vlivů. Pracovní rozsah je ve vodorovném směru ±270 °, ve svislém směru +75 ° až -50 °.

Laser skener LS 840/880 firmy FARO (obr. 3) patří k pulzním skenerům. Dosah ty-pu 840 je 0,6–40 m, typu 880 je 0,6–76 m. Systematická chyba měřené vzdálenosti dosahuje ±3 mm/25 m, vodorovné zorné pole je 360 °, svislé zorné pole je 320 °. Rychlost skenování je 120 000 bodů/sec. Vlnová délka laseru je 785 nm a je zařazen do bezpečnostní třídy 3R.

Skener LS 420 FARO má stejné vlastnosti jako předchozí typy, pouze dosah je 0,6 m–20 m, systematická chyba dosahuje hodnoty ±3 mm/20 m.

Firma FARO má připraveny software FARO Scene určené pro různé aplikace, např. pro architekturu, památky, rekonstrukce, tovární objekty, tunely apod.

Firma I-Site předvedla 3D Laser Imagin System 4400 LR (obr. 4). Jedná se o terestrický laserový skener se zabudovanou panoramatickou kamerou a cílovým zaměřovacím dalekohledem a s automatickou horizontací. Patří k pulzním systémům s dosahem 5m až 700 m (při dobré viditelnosti), přesnost 50 mm. Vodorovné zorné pole 360 °, svislé 80 °, rychlost skenování 4 400 bodů/sec. Vlnová délka je 905 nm a je zařazen do bezpečnostní třídy 3R (podle IEC 60825-1). Příslušné software vytváří I-Site Studio [5].

Firma Leica Geosystems GmbH po pulzním terestrickém laserovém skeneru HDS 3000 (High Definition Surveying) panoramatického typu přichází s novým systémem ScanStation. Pracuje na principu pulzního dálkoměru měřením tranzitního času (prostorová polární metoda) a kombinuje čtyři základní vlastnosti totální stanice v jednom skeneru: Zorné pole vodorovně 360 °, svisle 270 °. Dvouosý kompenzátor, podobně jako u totální stanice Leica, zvyšuje flexibilitu měření. Přesnost měření je 6 mm s dosahem 300 m, rychlost skenování maximálně 4 000 bodů/sec. Bezpečnostní laserová třída 3R (podle IEC 60825-1), viditelný laserový svazek zelené barvy. Má inteligentní digitální kameru, operační software Cyclone 5,5 a je kompatibilní se systémem totálních stanic 1200 Leica. Mezi poslední novinky patří ScanStation 2 s desetinásobně vyšší rychlostí skenování s hodnotou 50 000 bodů/sec.

Další novinkou je skener nové generace Leica HDS 6000 (obr. 5), který patří do kategorie fázových skenerů . Fázový skener je založen na měření fázového rozdílu, který vzniká mezi vysílaným a přijímaným signálem a z měřeného fázového rozdílu se určuje měřená délka. Tento skener HDS 6000 patří k vysokorychlostním ske-nerům s vysokým rozlišením. Zcela otevřené zorné pole má hodnotu 360 ° × 310 ° (ve svislé rovině), rychlost skenování je 500 000 bodů/sec, přesnost v poloze je 6 mm od 1 do 25 m, 10 mm do 50 m. Dosah skeneru je 50–79 m [5]. Používaný je software Leica Cyclone 5,6 (REGISTER) se software moduly a převodníky. Bezpečnostní laserová třída 3R (podle IEC 60825-1). Vestavěný řídící panel pracuje bez externího počítače. Firmu Leica Geosystems zastupuje v ČR firma GEFOS a.s.

Kanadská firma Optech Incorporated předvedla laserový skener ILRIS-36D (Inteligent Laser Range Imaging System). Patří ke skenerům kamerového typu se schopností zaměřovat objekty od 3 m do 1 500 m při ideální odrazivosti cílené plochy (80 % odrazivost) s přesností měření 8 mm/100 m. Zorné pole činí -20 ° až 90 ° a -90 ° až 20 ° ve svislé rovině a 360 ° ve vodorovné rovině (na rozdíl od předchozího ILRIS-3D (obr. 6), který vykazoval zorné pole 40 ° × 40 °[1]). Skener používá infračervený laser o vlnové délce 1 500 nm. Bezpečnostní třída 1 podle IEC 60825-1, rychlost skenování 2 500 bodů/sec. Skener má zobrazovací digitální kameru, event. externí GPS. Jako software používá systém Polyworks [5]. V ČR firmu OPTECH Incorp. zastupuje firma GEOVAP spol. s r.o.

Firma RIEGL LASER MEASUREMENT SYSTEMS (LMS) přišla s několika novinkami v laserových skenovacích systémech. Systém LMS Z390i je panoramatický skener s rozsahem měření 1–400 m a přesností 6 mm. Ve skeneru používaný laser je zařazen do laserové bezpečnostní třídy 1 (dle IEC 60825-1). Digitální kamera je doplněna fotogrammetrickým vybavením.

LMS Z420i (obr. 7) vykazuje dosah od 2 m až do 1 000 m s laserem ve vlnové délce blízko infračervené zařazeném do bezpečnostní třídy 1 (dle IEC 60825-1) a s přesností 10 mm. Je doplněn digitální kamerou. Zorné pole ve svislé rovině 0 ° až 80 °, ve vodorovné 0 ° až 360 °. Operační software RISCAN PRO.

Novinkou je také laserový profilový měřící systém LPM-321. Zařízení je určeno pro profilová měření povrchu. Rozsah měřené vzdálenosti je 10 m až 6 000 m s laserem zařazeným do bezpečnostní třídy 1M podle IEC 60825-1. Přesnost měření je 25 mm, rychlost měření je v rozsahu 10 až 1 000 bodů/sec. Zorné pole ve svislé rovině je -20 ° až +130 °, ve vodorovné 0 až 360 °. Operační software RIEGL RiPROFILE [5]. Firmu RIEGL LMS zastupuje v ČR firma GEODIS Brno spol. s r.o.

TOPCON a GEODIS Brno spol. s r.o. představily jako novinku laserový skener GLS 1000 (obr. 8), který pracuje jako totální stanice a skener. Do přístroje je zabudována kamera, displej slouží pro jednoduché řízení skenů a uložení dat. Pro zpracování naměřených dat slouží vlastní software. Práce s přístrojem odpovídá práci s totální stanicí [5].

Zobrazovací totální stanice TOPCON Imagin Station (IS) spojuje funkce robotizované totální stanice, 3D skenování a zpracování obrazu. Bezhranolové měření vzdálenosti do 2 000 m s rychlostí skenování 20 bodů/sec. [5]. Je vhodná např. pro vytváření 3D modelů s využitím zobrazovacího software.

Robotizovaná totální stanice GPT 9000Ai TOPCON se zobrazovací technologií patří k nejnovějším inovacím firmy TOPCON [5]. Je doplněna digitální kamerou spojenou se zobrazovacím displejem. Bezhranolový pulzní dálkoměr má dosah 2 000 m. Skenování je možné na podkladě digitální fotografie, má dálkové ovládání RC-3 a bezdrátový přenos informací systémem Bluetooth. Používá aplikační software Top SURV [5].

Firma Trimble GmbH předvedla panoramatický laserový skener Trimble GX 3D Scanner (obr. 9) s dosahem až 350 m, který vykazuje přesnost 2,5 mm/100 m a 6,5 mm/200 m. Rychlost skenování je 500 bodů/sec. Pulzní laser zelené barvy (vlnová délka 532 nm) je zařazen do bezpečnostní třídy 3R podle mezinárodní normy IEC 60825-1. Zorné pole je 360 ° ve vodorovné a 60 ° ve svislé rovině. Skener pracuje se software RealWorks Survey ve spojení s polním počítačem, je doplněn digitální kamerou a umožňuje reálné měření workflow (elektronická libela, kompenzace obou os, automatická korekce). Je kompatibilní s dalšími geodetickými systémy TRIMBLE (např. totální stanicí R6 nebo R8 systému GPS) [5].

Totální stanice Trimble VX Spatial Station je robotizovaná totální stanice se zobrazovací jednotkou. Obsahuje videokameru a má on line výstup. Na displeji kontrolní jednotky se zobrazí důležité body, které lze snadno identifikovat. V jednom přístroji jsou integrovány 3D skenování, optická totální stanice a videotechnologie. Pulzní skener má dosah 150 m, přesnost skenování je 10 mm/150 m a maximální rychlost skenování 5 až 15 bodů/sec. Zorné pole vodorovné 0–360 °, svislé 140 °. Přístroj je zařazen do bezpečnostní třídy 1. Používá software Real Work Survey [5]. Firmu Trimble v ČR zastupuje firma GEOTRONICS Praha, s.r.o.

Firma Zoller + Fröhlich GmbH upozornila na nový laserový skenovací systém IMAGER 5006 (obr. 10). Je to panoramatický laser pracující na principu měření fázového rozdílu, který vzniká mezi vysílaným a přijímaným signálem (viz Leica HDS 6000) a patří k vysokorychlostním skenerům se značně vysokým rozlišením. Rozsah měření vzdáleností je 1 m až 79 m s přesností 0,4 mm/10 m a 2,5 mm/50 m. Je zařazen do bezpečnostní třídy 3R (dle IEC 60825-1). Zorné pole ve vodorovné rovině je 360 °, ve svislé rovině 310 °. Rychlost skenování 500 000 bodů/sec.

PROFILER 5006 umožňuje zaměřit a zobrazit prostorové snímky naskenovaných profilů a jejich okolí. Vysoká otáčecí frekvence až 100 Hz dovolí využít tento fázový skener při malých odstupech profilů s velkou přesností. Zařízení se umisťuje na vozidlo kolmo na směr jízdy a uplatní se při výstavbě železnic a silnic.

Závěr

V tomto článku jsou zmíněny nejdůležitější novinky terestrických laserových skenovacích systémů a totálních stanic se zobrazovací jednotkou. Ve druhé části v příštím čísle tohoto časopisu budou uvedeny některé novinky umožňující automatizovat řízení stavebních strojů s využitím laserové techniky, systémů GPS a totálních stanic, které byly na této mezinárodní výstavě v Lipsku předvedeny.

Článek vznikl s podporou grantového projektu 103/06/0617 „Vliv použití progresívní techniky na urychlení technologických a měřících procesů” Grantové agentury ČR.

Literatura

[1] KAŠPAR, M. - POSPÍŠIL, J. – ŠTRONER, M. – KŘEMEN, T. – TEJKAL, M.: Laser Scanning in Civil Engineering and Land Surveying. Vydavatelství Vega, spol. s r.o. Hradec Králové, 2004, str. 104, ISBN 80-900860-7-1
[2] Katalog INTERGEO, Kongress und Fachmesse für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement Leipzig, 25.–27. September 2007, ISBN 978-3-00-022533-8
[3] www.intergeo.de
[4] Tiskové zprávy
[5] Firemní literatura jednotlivých firem