Laserscanning

Laserscanning Definition

Laserscanning einfach erklärt

Laserscanning Technik

Das Laserscanning hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht und bietet verschiedene Techniken für unterschiedliche Einsatzkategorien und -gebiete. Die zwei wichtigsten sind terrestrisches Laserscanning und Airborne Laserscanning.

Terrestrisches Laserscanning

Airborne Laserscanning

Laserscanning in Ingenieurwissenschaften

Im Bereich der Ingenieurwissenschaften spielt das Laserscanning eine zunehmend dominante Rolle. Es ermöglicht eine verbesserte Genauigkeit in der Vermessung und Datenerfassung, schafft effizientere Arbeitsstrukturen und erlaubt eine detaillierte Visualisierung der Projekte. Laserafstandsmessung und 3D-Modelle werden immer mehr zu einer Grundlage in vielen ingenieurstechnischen Planungs- und Ausführungsprozessen, sei es im Hochbau, Tiefbau, im Brückenbau, in der Geotechnik oder auch in der Archäologie.

Laserscanning Vorgehensweise

Doch wie genau funktioniert Laserscanning eigentlich? Grundlegend besteht das Verfahren aus zwei Phasen: der Datenerfassung und der Datenverarbeitung.

• Der erste Schritt ist die Datenerfassung. Ein Laserscanner sendet tausende von Laserstrahlen pro Sekunde aus, die von der Umgebung reflektiert werden. Jeder der vielen reflektierten Laserstrahlen enthält Informationen über die Entfernung und Richtung aus der Perspektive des Scanners. Diese Daten werden von dem Laserscanner digital erfasst und gespeichert.
• Dann folgt die Datenverarbeitung. Die so gesammelten Datenpunkte, jeder einzelne auch ein 'Pixel' genannt, bilden zusammen eine sogenannte Punktwolke - eine dreidimensionale Darstellung des gescannten Bereichs. Mit Hilfe von speziellen Computerprogrammen kann diese Punktwolke dann analysiert und verarbeitet werden, um anschließend detaillierte 3D-Modelle oder -Rekonstruktionen des ursprünglichen Objekts oder Gebiets zu erstellen.

3D Laserscanning: Technik und Prozess

Beim 3D Laserscanning wird die Vorgehensweise ein wenig komplexer. Beim Scannen dreht sich der 3D Laserscanner um seine eigene Achse und sendet in alle Richtungen Laserstrahlen aus. Ist ein Strahl zurück beim Scanner, wird seine Rücklaufzeit gemessen. Aus dieser Rücklaufzeit lässt sich mit dem Speed-of-Light-Prinzip die Entfernung berechnen, nach der Formel:

Wichtig: Die Division durch 2 ist notwendig, weil die Lichtgeschwindigkeit für den Hin- und Rückweg gilt. Neben der Distanz registriert der Scanner noch den horizontalen und vertikalen Winkel des Strahls, sodass er die Position jedes Pixels im Raum kennt. Durch diese Methode entsteht eine Vielzahl an Messpunkten, die zusammengenommen ein detailliertes 3D-Bild der Umgebung ergeben.

Anwendung von Laserscanning

Das Laserscanning hat eine breite Palette von Anwendungen in verschiedenen ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen. Es wird unter anderem für Topographiesurveys, Bestandserfassungen, Tunnel- und Brückenuntersuchungen, Fassadenaufnahmen und sogar in der forensischen Wissenschaft eingesetzt. Hier sind einige der Vorteile, die das Laserscanning bietet:

• Schnelle und genaue Messungen
• Große Datenvolumen werden in kürzester Zeit erfasst
• Flexibel einsetzbar
• Bietet detaillierte und realistische Darstellung

Bereiche und Vorteile der Laserscanning Anwendung

Wie du siehst, ist Laserscanning eine vielseitige Technologie, die in vielen Bereichen große Vorteile bietet. Mit stetig fortschreitender Entwicklung und zunehmender Digitalisierung wird sie sicherlich auch in Zukunft eine bedeutende Rolle in den Ingenieurwissenschaften spielen.

Vertiefende Erkenntnisse zum Laserscanning

Laserscanning ist ein schnell wachsendes Gebiet im Maschinenbau und hat sich zu einer wertvollen Technologie in vielen Aspekten der Ingenieurwissenschaft entwickelt. Seine Anwendungen reichen von Strukturvermessungen bis hin zur Generierung von 3D-Modellen zur Simulation.

Praktische Aspekte von Laserscanning

Laserscanning wird in einer Vielzahl von Praxisfeldern eingesetzt und bringt einige bemerkenswerte Vorteile. Ein großer Pluspunkt ist die hohe Genauigkeit der erfassten Daten. Jeder einzelne Punkt wird mit hoher Präzision in Bezug auf seine Position im Raum erfasst. Es ist möglich, Daten unter schwierigen Bedingungen oder in komplexen Umgebungen zu sammeln, wo traditionelle Vermessungstechniken versagen würden.

• Elemente mit komplexen Geometrien, wie beispielsweise historische Fassaden oder industrielle Anlagen, können mit einem Detailgrad erfasst werden, der mit herkömmlichen Methoden nicht erreichbar wäre.
• Die Erfassung der Daten mit Laserscannern ist in den meisten Fällen schneller als herkömmliche Methoden. Dies führt zu einer geringeren Gesamtzeit für die Vermessung und folglich zu einer Kostenreduktion.
• Laserscanning erzeugt dreidimensionale Daten. Diese können in CAD-Software importiert und weiterverarbeitet werden, was für viele Aufgaben in der Maschinenbauindustrie äußerst wertvoll ist, beispielsweise für die Produktion, Simulation oder Qualitätskontrolle.

Laserscanning in der Messtechnik

In der Messtechnik ist Laserscanning ein essenzielles Werkzeug, da es Informationen über geometrische Größen präzise und schnell liefert. Ein zentraler Anwendungsbereich ist die industrielle Qualitätskontrolle. Hierbei werden produzierte Teile auf ihre Konformität mit der vorgegebenen Geometrie überprüft. Bei einfachen Geometrien können klassische Messmittel wie Mikrometer oder Messschieber ausreichen, aber bei komplexen Geometrien oder bei großen Serien tritt der Laserscanner seinen Siegeszug an.

Jeder Punkt des Messobjekts wird in wenigen Sekunden oder sogar Millisekunden erfasst. Die Position und sogar die Farbe (z.B. bei Reflexionen) werden in einem dreidimensionalen Raum gespeichert. Nach der Messung kann der Benutzer den Vergleich zwischen dem gemessenen Objekt und dem 3D-Modell aus der Konstruktionssoftware durchführen. Dieser Prozess ist automatisiert und wird meistens von einer spezialisierten Software ausgeführt. Er erfordert oft keine menschlichen Eingriffe, außer der Auswahl der richtigen Messparameter.

Weiterführende Informationen zu Laserscanning

Die Forschung im Bereich Laserscanning ist kontinuierlich und rasant. Es ist ein sehr dynamischer Bereich mit vielen Entwicklungen und Verbesserungen, die in regelmäßigen Abständen eintreffen. Forschungsprojekte weltweit belegen die Wichtigkeit und das Potenzial des Laserscannings in verschiedenen Bereichen.

• Neue Technologien, die auf Laserscanning basieren, werden immer besser und tragbarer. In der Zukunft könnte es sogar möglich sein, Laserscanner in Smartphones zu integrieren und somit Technologie noch alltagstauglicher zu machen.
• Es wird verstärkt angestrebt, die Geschwindigkeit der Datenerfassung weiter zu erhöhen. Eine erhöhte Geschwindigkeit bedeutet weniger Zeit für die Vermessung und führt so zu niedrigeren Kosten.
• Sicherheits- und Gesundheitsaspekte rücken zunehmend in den Vordergrund. Hierbei spielt die automatisierte Datenerfassung eine wesentliche Rolle, da sie die menschliche Interaktion mit möglicherweise gefährlichen Situationen minimiert.

Innovationen und Trends im Laserscanning

Einige aktuelle Innovationen und Trends in der Laserscanning-Technologie beinhalten die Integration von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen in die Datenverarbeitung. Diese Innovationen öffnen die Tür zu automatisierter Analyse und Interpretation der gesammelten Daten. Ein weiterer Trend ist das Edge Computing, bei dem Datenanalyseprozesse direkt am Gerät durchgeführt werden, anstatt die Daten an einen entfernten Server zu senden. Dies führt zu schnelleren Reaktionszeiten und geringeren Anforderungen an die Datenübertragung.

Weitere Innovationen sind der vermehrte Einsatz von Drohnen für Laserscanning-Aufgaben und die Verbesserung der Portabilität von Scannern. Hierzu zählen unter anderem handgehaltene Laserscanner, die von einer Person bedient werden können und keine aufwändige Installation oder Einstellung erfordern. Sie unterstützen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich und können auch an schwer zugänglichen Stellen eingesetzt werden.