Оцифровка данных лазерного сканирования

Задание: воссоздать 3D модель объекта по результатам лазерного сканирования.

Цель работы: ознакомиться с процессом построения трехмерной модели инженерного объекта.

Материальное обеспечение: Скан объекта в формате *.dxf, фотографии объекта, ПС AutoCAD.

Общие сведения

Лазерное сканирование с последующей графической обработкой по сравнению с классическими натурными обмерами позволяет в десятки раз сократить время полевых работ, сократить время камеральных работ, и увеличить точность обмеров.

Независимо от типа лазерного сканера и прилагаемого к нему программного обеспечения, результирующими данными полевого лазерного сканирования и первичной обработки является массив точек, другими словами облако точек с известными координатами XYZ. Используя данные сканирования в виде облака точек можно выполнить широкий спектр задач, таких как выполнение различного рода промеров, построение сечений и т.д., но в свою очередь, облако точек имеет и ряд недостатков. К минусам можно отнести то, что облако точек не является результирующим графическим документом, точки, описывающие трехмерные объекты не поддаются учету, они графически не воспринимаемы, и само количество информации такого массива не позволяет при всех современных компьютерных технологиях оперировать данными достаточно быстро. Поэтому необходима камеральная обработка, в частности создание векторной 3D модели. Если речь идет о неправильных геометрических объектах, таких как, земная поверхность, то тут не возникает серьезной проблемы в ее моделировании – современные программные продукты позволяют без особых проблем создавать поверхности в автоматическом режиме При 3D векторизации правильных геометрических объектов, таких как архитектурное здание, невозможно вычертить его формы и грани при современных технологиях в автоматическом режиме.

Методические указания по выполнению работы

В качестве рабочего метода окончательной обработки сканирования выбирается метод 3D–построения в среде AutoCAD. Варьируя различными операциями 3D-моделирования, необходимо пофрагментно очертить и увязать объект по общему разряженному облаку точек.

Скан объекта в формате *.dxf открывается в программе AutoCAD. Проект сохраняется отдельно в формате *.dwg. В проекте создаются минимум два слоя: в первом будут хранится точки скана, во втором – векторная модель объекта. Модель объекта описывается объемными телами вращения и выдавливания.

Таким методом создаются правильные геометрические элементы, включая тела выдавливания, которые в свою очередь состоят также из простых геометрических тел, таких как окружность и прямая.

Рисунок 65 – Объект нефтепромысла (слева) и его скан

Применение 3D моделирования при работе над проектом, дает несколько преимуществ. Имеется возможность:

– рассматривать модели из любой точки;

– использовать автоматическую генерацию основных и дополнительных 2D видов;

– создавать сечения и 2D чертежи;

– подавлять скрытые линии и добиваться реалистичного тонирования;

– проверять взаимодействия;

– добавлять источники света;

– перемещаться по модели;

– использовать модель для создания анимации;

– выполнять инженерный анализ;

– извлекать характеристики, необходимые для производства.

Несколько полезных советов по трехмерной обработке лазерного сканирования подобным методом:

На этапе создания 3D модели, построение лучше производить отдельными фрагментами, то есть каждый этаж, каждое крыло, каждый сложный фрагмент – чертить в отдельном проекте, это позволит упростить работу и понизит загруженность компьютера.

Конечная модель не должна содержать точек сканирования.

При построении геометрически правильных фигур лучше ориентировать их так, чтобы основные плоскости были параллельны основным осям черчения. Также необходимо учитывать, что стены зданий, как правило, имеют отвесные внешние плоскости, тела выдавливания часто расположены на одном уровне.

При создании чертежа масштаба 1:50 точность вычерчивания должна быть в пределах 0,5 см на местности. Вся геометрия объекта (за исключением скульптурных элементов) отстраивается способом выдавливания и вращения, а также способом вычитания и сложения тел.