Was ist ein Laser-Scanner?
Ein Laser-Scanner ist ein Messgerät, das Positionsinformationen über ein Objekt in drei Dimensionen erfasst.
Ein vom Scanner ausgesandter Laserstrahl wird auf das Objekt gerichtet und das reflektierte Licht wird zur Messung von Positionsinformationen wie Abstand und Winkel verwendet. Die berührungslose, nicht prismatische Messung ist ein Merkmal dieses Systems, das eine sichere Messung ermöglicht.
Es kann auch dreidimensionale Informationen in Form einer großen Menge von Punktwolkendaten erfassen. Es gibt vier Haupttypen von Laser-Scannern: bodengestützte 3D-Laser, UAV-Laser, Luftbildlaser und (mobile Kartierungssysteme).
Einsatzgebiete von Laser-Scannern
Laser-Scanner werden vor allem bei der Vermessung von Anlagen, bei der Wartung von Anlagen und auf Baustellen eingesetzt. Sie sind auch nützlich für die Dokumentation von Bestandsplänen und die Erstellung von CAD-Modellen.
Weitere Einsatzgebiete sind die Vermessung der Topografie, die Vermessung von Verschiebungen in Tunneln und bestehenden Bauwerken im Hoch- und Tiefbau, die Wartung und Instandhaltung sowie die genaue Erfassung von Unfall- und Tatorten bei kriminalistischen Untersuchungen.
Darüber hinaus werden sie auch zur Messung von Oberflächenprofilen in der 3D-Projektionskartierung eingesetzt und können in einer Vielzahl von Situationen verwendet werden.
Prinzip von Laser-Scannern
Laser-Scanner messen Positionsinformationen, indem ein Laserstrahl auf ein Objekt gestrahlt und das reflektierte Licht erfasst wird. Die Positionsdaten können gemessen werden, ohne das Objekt direkt zu berühren.
Die beiden wichtigsten Messmethoden sind die folgenden.
1. Lichtlaufzeitverfahren
Der Laserstrahl wird auf das Objekt gestrahlt, und die Zeit, die der reflektierte Laserstrahl benötigt, um zurückzukehren, sowie der Einstrahlungswinkel des Lasers werden gemessen. Aus der Messzeit wird die Entfernung berechnet, und aus dem Messwinkel und den XYZ-Koordinaten wird die Koordinatenposition berechnet.
Dies ermöglicht die Erfassung dreidimensionaler Koordinatendaten sowie einer großen Anzahl von Informationen für jeden Punkt, wie RGB-Farbkoordinaten, Reflexionsintensität, Reflexionsrate und sogar Winkelinformationen.
Die Time-of-Flight-Methode erfordert eine längere Messzeit, um mehr Informationen zu erhalten, ermöglicht aber sehr genaue Messungen.
2. Phasenverschiebungsmethode
Mehrere modulierte Laserstrahlen werden auf das Objekt gestrahlt und die Entfernung zum Objekt wird durch Messung der Phasendifferenz zwischen dem vom Objekt reflektierten Licht und dem emittierten Licht bestimmt. Im Vergleich zur Flugzeitmethode ist die Phasenverschiebungsmethode anfälliger für Rauschen bei der Messung und hat einen kürzeren Messabstand. Die Messzeit ist jedoch wesentlich kürzer.
Die Lichtlaufzeitmethode eignet sich für hochpräzise Messungen, während die Phasenverschiebungsmethode geeignet ist, wenn die Messzeit eine Priorität darstellt. Die vom Laser-Scanner erfassten Daten werden mit einer speziellen Software ausgelesen.
Die Koordinatendaten werden auf dem Bildschirm als Punkte dargestellt und anhand dieser Informationen werden die gemessenen örtlichen Gegebenheiten auf dem PC wiedergegeben. Die Daten innerhalb des Erfassungsbereiches werden umfassend erfasst, so dass die Situation nachvollzogen werden kann.
Weitere Informationen zu Laser-Scannern
Autos und Laser-Scanner
Moderne Fahrzeuge sind mit Funktionen zur Unterstützung des sicheren Fahrens ausgestattet, die als ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) bezeichnet werden und aus Kameras, Ultraschallsensoren, Millimeterwellenradar und anderen Sensoren bestehen.
In den letzten Jahren haben Fortschritte in der Technologie des automatisierten Fahrens dazu geführt, dass neue Laser-Scanner-basierte Sensoren, so genannte LIDAR (Light Detection And Ranging), eingesetzt werden, die Objekte im Nahbereich mit größerer Genauigkeit als herkömmliche Radargeräte erkennen können.
Sie werden beim automatisierten Fahren eingesetzt, wenn die Entfernung zu einem Objekt mit größerer Präzision gemessen werden muss. Laser-Scanner können jedoch das Millimeterwellen-Radar und andere Sensoren nicht ersetzen. Beide haben ihre Vor- und Nachteile und werden komplementär eingesetzt.
Laser-Scanner eignen sich hervorragend, um Objekte im Nahbereich mit hoher Genauigkeit zu erfassen, aber ihre Erfassungsleistung wird leicht durch schlechte Wetterbedingungen wie Regen und Nebel beeinträchtigt. Millimeterwellen-Radar hingegen ist weniger wetterabhängig und hat eine bessere Erkennungsleistung für weit entfernte Objekte als Laser-Scanner. Die Erkennungsleistung bei Objekten im Nahbereich und bei Objekten mit geringer Funkreflexion ist jedoch geringer als die von Laser-Scannern.