Как SLAM100 решает задачу вычисления площади поверхности неправильных объектов

Пластиковые альпинарии широко используются в ландшафтном дизайне садов. Их можно увидеть в тематических парках, живописных местах, парках развлечений, экотуристических зонах и т.д., что свидетельствует об их значимости в современном садовом ландшафте. Пластиковые альпинарии имеют своеобразную и красивую форму, но эти характеристики делают их внешний вид неровным и крайне неправильным, что затрудняет расчет их площади инженерами и техниками. Распространенные в отрасли методы расчета по формулам, метод расчета с использованием столбиков и метод расчета с использованием колючей проволоки позволяют оценить площадь. Вполне вероятно, что точность результатов расчетов значительно снижается.

SLAM100 — это разработанное нами мобильное портативное устройство для 3D-лазерного сканирования. Оно компактно и удобно в использовании, позволяет быстро получать высокоточные 3D-данные облака лазерных точек объектов, создавать 3D-визуализационные модели сложных и нерегулярных сцен, определять расстояние до нерегулярных объектов, рассчитывать геометрическую информацию, такую ​​как площадь поверхности и объем, для удовлетворения требований таких приложений, как оценка сметы строительных работ, планирование и строительство ландшафта, а также приемка готовых объектов. SLAM100 используется для цифрового сканирования пластиковых альпинариев и обладает следующими преимуществами:

(1) Полное поле зрения лазера 360°×270°, отсутствие мертвых зон при сканировании;

(2)3 встроенные камеры записывают сцену сканирования и используют раскрашивание облака точек для повышения выразительности облака точек;

(3) Алгоритм постобработки SLAM промышленного класса гарантирует точность облака точек (относительная точность ≤ 2 см), обеспечивая точность результатов площади поверхности.

Далее, возьмем в качестве примера ландшафтный камень туристического курорта в прибрежном городе и, следуя указаниям SLAM100, "подметем" его.

Ландшафтный камень широко используется в садах и может применяться для создания горных массивов, искусственных отдельных вершин, защиты углов, разбросанных точек, облицовки, каменных ступеней и т. д. (как показано на рисунке ниже). Туристический комплекс закупает партию ландшафтного камня для украшения парка и должен измерить площадь поверхности камня для учета и приемки проекта.

ландшафтный каменный фасад

Ландшафтные камни расположены в виде полосы с запада на восток, длиной около 57 м, а самая высокая точка находится примерно в 5,2 м от земли. Из-за ограничения угла обзора получить данные о верхней части камня, сканируя его сбоку, невозможно. Поэтому необходимо сканировать камень сбоку и сверху. На создание всего облака точек уходит около 9 минут. Ключевые моменты сбора полевых данных следующие:

(1) На строительной площадке ведутся работы, и установлено много строительных лесов. Перед сканированием следует разумно спланировать маршрут и избегать закрытых дорог и препятствий;

(2) Путь содержит как можно больше замкнутых контуров, чтобы избежать накопления ошибок, вызванных длительной работой по одному пути;

(3) В местах, где сканирование невозможно из-за перекрытия между камнями, SLAM100 можно расширить в зону перекрытия для полного получения данных.

сканирование поля

Траектория сканирования SLAM100

Для обработки исходного облака точек использовалась программа SLAM GO POST Pro, которая затем оптимизировала облако точек для получения высокоточного облака точек, на что ушло 16 минут.

Высокоточное облако точек

Высокоточное облако точек включает в себя этапы строительства, подготовки и т. д., а облако точек ландшафтного камня извлекается из исходного облака точек путем ручной резки, что удобно для последующей упаковки и ремонта моделей.

ландшафтный камень точка облако

Упаковка облака точек и восстановление модели. Принцип работы заключается в аппроксимации и восстановлении твердотельной модели с помощью множества небольших пространственных треугольных фрагментов, что предотвращает значительные деформации. Зеленый контур обозначает границу отверстия в исходной модели упаковки. Для выполнения подгонки поверхности с помощью облака точек вокруг отверстия, исправления отверстия и завершения упаковки облака точек требуется 4 часа. Расчетная площадь поверхности составляет 1248,4 м².

Частичное покрытие и реставрация каменной модели ландшафта

Заказчику, руководителю работ и строительной бригаде потребовалось 2 дня, чтобы принять объект под контроль, а измеренная площадь составила 1493,7 м². На проверку и использование SLAM100 и сопутствующего программного обеспечения у нас ушло 4,5 часа. Измеренная площадь составила 1248,4 м², а уменьшение — 245,3 м², или 16,4%.

Система SLAM100 позволяет быстро и точно измерять площадь поверхности неровных пластиковых альпинариев, осуществлять цифровое сканирование и визуальное отображение таких сооружений, что способствует многократному осмотру объекта владельцами и строительными компаниями, а также обеспечивает надежную информационную поддержку для аудиторской проверки.