Laserscanner

Laserscanner für 2D/3D sind hochpräzises Messinstrumente, mit denen Objekte verschiedener Größen vermessen, erfasst, bearbeitet und grafisch dargestellt werden können. Dabei gibt es sowohl 2D- als auch 3D-Laserscanner.

Synonym(e): Laser-Scanner, Laserscanning, Laserabtaster

Funktionsweise und Aufgabe eines Laserscanners

Laserscanner können beispielsweise die Werkstoffdicke erfassen, ohne sie dabei zu berühren. Dies ist vor allem in der automatisierten Fertigung eine weit verbreitete Technik. Mithilfe einer Inline-Kontrolle von so gut wie allen Materialien kann eine lückenlose Qualitätsdokumentation und Qualitätssicherung geleistet werden. Der Sensor erkennt den Höhenunterschied zwischen Oberfläche der Unterlage und der des Materials durch die Reflexion des auf der Oberfläche fokussierten Lichtpunktes.

Aufbau eines Laserscanners

Die Funktionsweise eines 3D-Laserscanners: Scanning einer Garage - von Scanner2GO GmbH

Ein Laserscanner besitzt zwei Hauptbestandteile:

1. Einen Scankopf
2. Eine Treiber-/Ansteuerelektronik

Scankopf

Der Scankopf ist für die Ablenkung des Laserstrahls verantwortlich. Ebenso wird der Ablenkungswinkel gemessen und (oftmals) elektronisch geregelt.
Es gibt dabei verschiedene Scanmechanismen, die in Grundscanmodi eingeteilt werden können. Die einfachste Methode zur Erzeugung und Steuerung von Scanbewegungen ist dabei die Arbeit mithilfe von Spiegelscannern. Das Ergebnis des Scanvorganges wird von Sensoren entweder über den gleichen oder einen getrennten optischen Weg von der gleichen Scannersoftware erfasst, die auch die anderen Komponenten kontrolliert.

weitere Komponenten

Lichtquellen

Laser-Strahlausbreitung

Photodetektoren

Ausbreitungsmedium und Oberflächeneffekte

Prinzipiell können Laser-Scanner mit vielem weiteren Zubehör bestückt werden.

Laserscanner-Arten/Verfahren

Laserscanner können unterschiedliche aufgebaut sein und eingesetzt werden. Dabei gibt es verschiedene Verfahren und Anwendungen.

Airborne Laserscanning

Der Laserscanner befindet sich im Flugzeugrumpf und sendet Laserimpulse während des Fluges aus. Durch die einwandfreie Zusammenarbeit des Scanners, der GPS-Antellen, der Kontroll- und Datenspeicherungseinheit, des Anwendungslaptop und des Flugmanagement-System kanndie überflogene Fläche lückenlos aufgenommen werden. Dies dient dem Piloten zur Orientierung. Hierbei ist es besonders wichtig, dass die Messwerte der unterschiedlichen Sensoren synchron ermittelt und verarbeitet werden.

Profilmessung

Laser-Profilmessung dargestellt von Micro-Epsilon Messtechnik

2D Profilscanner/2D Profilsensor

3D Profilscanner/3D Profilsensor

Einen guten Artikel rund um das Thema Laserscanner und Laserscanning als Verfahren gibt es auch in der Wikipedia zu Laserscanning.

Physikalische Kennwerte

Für Laserscanner gibt es bestimmte Kennwerte, die einzelne Laserscanner-Arten unterscheiden. Diese sind:

• Distanzgenauigkeit
• Reichweite
• IP-Klasse
• Schnittstellen
• Bildauflösung
• Kompensation
• Geschwindigkeit/Scanrate
• Messrauschen

Einsatzgebiet

Laserscanner sind in verschiedenen Bereichen im Einsatz. Anwendung finden sie u.a.:

• bei Bauwerken aller Art (alte, Kanäle, etc.) bzw. im Bauwesen allgemein
• in der Archäologie
• bei größeren Objekten wie Staudämmen oder (Veranstaltungs-/Sport-)Hallen
• auf glatten Flächen
• für das 3D Bodyscannen
• für die Sicherheit bei Routenzügen

Kategorisiert ist der Haupteinsatzort von Laserscannern also:

1. für Bestandsaufnahmen
2. für Topografieaufnahmen
3. für Detailvermessungen
4. für Ingenieurvermessungen

Vor- und Nachteile

Vorteile

• präzise und schnelle Erfassung
• berührungslose und sichere Aufnahmen
• uneingeschränkter Zugriff auf Scannerdaten
• individuelle Detaillierung der Ausarbeitung
• Reduzierung von Vermessungszeiten und Kosten
• hohe Detailtreue der Aufnahmen

Nachteile

• reagiert in bestimmten Umgebungen sehr genau bzw. schnell auf Lichtverhältnisse (kann bei manchen Anwendungsfällen ein Problem darstellen)

Hersteller

FARO

SICK

Leica-Geosystems

KEYENCE

Das Unternehmen ist nicht nur Hersteller von Laser-Scannern, sondern auch Bildverarbeitungssystemen, Mikroskopen, Lasermarkiersysteme oder verschiedener weiterer Sensoren. Um die Produkte von Keyence besser zu verstehen, integriert das Unternehmen auf der Website Fallstudien, die die Anwendungen aufzeigen.

TRIMBLE

Zoller & Fröhlich (Z+F)

Der high-end 3D Laserscanner IMAGER von Z+F ist universell einsetzbar. Er eignet sich sowohl für Anwendungen im Close-Range als auch im Mid-Range Bereich. IMAGER meistert Reichweiten, für die bisher nur Pulsscanner geeignet. waren.

Im Portfolio von Z+F sind einige Laser-Scanner, darunter auch die Top-Verkaufsreihe "Z+F IMAGER".

MEL Mikroelektronik

Leuze

Nikon

Das bekannte Unternehmen Nikon bietet ebenso Laser Scanner an. Hierbei wird bei 3D-Laserscannern zwischen den handgeführten und KMG-basierten Laser-Scannern unterschieden. Mit KMG-basierten Laserscannern lassen sich schnellere 3D-Messprozesse durchführen.

Softwarepaket David-Laserscanner

Neben den Herstellern für klassische 2D/3D-Laserscannern gibt es auch die kostenlose Software "David-Laserscanner". Mit dieser können ohne spezielle Hardware Objekte dreidimensional erfasst werden. Zusätzlich werden nur ein Linienlaser und eine Webcam benötigt. Heute kooperiert die Software zusammen mit dem Elektronik-Hersteller Hewlett Packard (HP).