Przegląd skanerów 3D: laserowych oraz optycznych

Laser dla każdego?

Z ankiety przeprowadzonej przez amerykański miesięcznik „Point of Beginning” wynika, że już ponad połowa amerykańskich firm geodezyjnych posiada skaner laserowy. Czy jest szansa, że polscy geodeci dogonią pod tym względem swoich kolegów zza Wielkiej Wody?

Jeszcze ciekawsze w badaniu „PoB” są dane dotyczące liczby posiadanych LiDAR-ów. Wśród użytkowników tej technologii 28% posiada tylko jeden skaner, a aż 40% ma od 2 do 4 urządzeń. Są jednak i takie, które mają ich ponad 20 (8%)! W Polsce nie przeprowadzono jeszcze podobnego badania, ale na podstawie naszego raportu sprzed dwóch lat (GEODETA 10/2016) można szacować, że technologią ta dysponuje raptem kilka procent rodzimych przedsiębiorstw geodezyjnych, przy czym zdecydowana większość z nich ma tylko jeden LiDAR.

Czy może się to szybko zmienić? Na pewno nie brak u nas przedsiębiorców, którzy widzą w tej technologii potencjał i chcieliby w nią zainwestować. Dlaczego więc dla wielu wciąż pozostaje to w sferze marzeń i planów?

Taniej, ale bez przesady

Jak nie wiadomo, o co chodzi, to oczywiście chodzi o pieniądze. Choć ceny skanerów z roku na rok spadają (nowe urządzenie dobrej jakoś­ci można nabyć już poniżej 100 tys. zł), to wciąż pozostają one poza zasięgiem małej czy nawet średniej firmy. Oczywiście, można kupić znacznie tańszy sprzęt używany czy zawalczyć o unijne dotacje, ale przy takiej inwestycji trzeba jeszcze uwzględnić chociażby: oprogramowanie, szkolenia, porządne stacje robocze, a także regularny przegląd i kalibrację sprzętu. A wszystko to musi się przecież jakoś zwrócić. Czy można dziś na to liczyć?

Wprawdzie użytkownicy skanerów narzekają na niewielką liczbę zleceń, ale przegląd ich stron internetowych czy profili w mediach społecznościowych pokazuje, że wiele się w tym zakresie poprawia. Kiedyś skanowanie przeprowadzano u nas niemal wyłącznie dla dużych i prestiżowych obiektów, takich jak cenne zabytki czy duże fabryki, tymczasem dziś zlecenia generują nawet szpitale, teatry czy… przedszkola. Zatem wyraźnie coś się w tej branży ruszyło!

Patrząc na rosnącą popularność technologii skanowania, wielu geodetów zadaje sobie pytanie, czy jest szansa na szybki spadek cen LiDAR-ów? Część z nich z nadzieją spogląda na producentów z Chin, który w ciągu ostatniej dekady doprowadzili do imponującej przeceny tachimetrów i odbiorników GNSS. Czy podobna rzecz możliwa jest również w przypadku skanerów? Raczej nie należy się tego spodziewać. Choć wiadomo, że od kilku lat Chińczycy intensywnie pracują nad własnymi skanerami, to na razie efekty ich starań są mizerne. Nie powinno to jednak dziwić, skoro od lat nie są również w stanie wypuścić znacznie prostszego przecież urządzenia, jakim jest tachimetr zmotoryzowany.

Może w takim razie nadziei należy upatrywać w branży samochodów autonomicznych, które potrzebują taniego, choć niezawodnego sensora do szybkiego pomiaru otoczenia? Niewątpliwie prędzej czy później pojazdy te namieszają na LiDAR-owym rynku, ale warto odnosić się do tego z pewną rezerwą. Skaner dla autonomicznego auta ma przecież spełniać zupełnie inne wymagania niż instrument do celów geodezyjnych.

Nadchodzi mobilna rewolucja

W tabelach na następnych stronach, gdzie zebraliśmy dostępne na polskim rynku skanery 3D, uwagę zwracają różne kolory kolumn. Tak postanowiliśmy odróżnić poszczególne typy urządzeń. Laserowe skanery naziemne oznaczone są kolorem zielonym, optyczne – niebieskim (w bieżącym zestawieniu są tylko 3), a kolorem pomarańczowym wyróżniliś­my instrumenty do pomiarów mobilnych. To właśnie na tę kategorię warto zwrócić szczególną uwagę, bo dzieje się tu prawdziwa rewolucja. Jedną z ciekawszych nowoś­ci w tym zakresie jest Zeb-Horizon firmy GeoSLAM. To już trzeci instrument z serii Zeb, ale wyróżnia go znaczące „podkręcenie” parametrów. Mierzy 300 tys. pkt/s na dystansie do 100 metrów, podczas gdy w starszym modelu Revo wartości te wynosiły odpowiednio 43 tys. pkt/s oraz 30 metrów.

Oferta mobilnych skanerów u polskich dystrybutorów jest znacznie szersza i obejmuje produkty również takich marek, jak: Optech, SatLab,

Gexcel, Riegl czy Z+F. Niektóre z nich to systemy „z półki” gotowe do montażu na plecaku czy dachu samochodu, inne zaś to komponenty, które użytkownik może zintegrować z rozwiązaniem dostosowanym do jego potrzeb, zgodnie z coraz popularniejszą ideą sensor fusion. Choć ceny tych rozwiązań są przynajmniej 2 razy wyższe niż skanerów do pomiarów statycznych, popularność mobilnego skaningu szybko rośnie. Można się o tym przekonać chociażby z lektury artykułów na stronach 4, 10 oraz 12.

Bez tarcz i kuli

Na półkach ze zwykłymi skanerami dzieje się znacznie mniej, co nie znaczy, że nie znajdziemy tu żadnych ciekawych nowości. Uwagę warto zwrócić na model RTC360 firmy Leica Geosystems. Wyróżnia go przede wszystkim system VIS (Visual Inertial System), który na podstawie analizy danych z cyfrowych kamer rejestruje ruchy skanera pomiędzy poszczególnymi stanowiskami. Pozwala to na automatyczne łączenie skanów bez użycia tarcz oraz na przeglądanie chmur jeszcze w terenie, za pomocą specjalnej mobilnej aplikacji. Dzięki temu użytkownik może np. wstępnie ocenić jakość zebranych danych oraz upewnić się, że zeskanował wszystkie niezbędne obiekty. Mobilna aplikacja pozwala także na nanoszenie na chmurę punktów adnotacji oraz wyświetlanie ich w trybie rzeczywistoś­ci rozszerzonej.

Zwróćmy uwagę, że technologię o podobnych możliwościach, tyle że bazującą na systemie różnych wbudowanych sensorów (od altimetru, przez odbiornik GPS, po jednostkę inercyjną) wcześniej zaprezentowały również firmy Riegl oraz Zoller+Fröhlich. Tego typu wynalazki sprawiają, że wykonywanie nawet bardziej złożonych projektów związanych ze skanowaniem staje się coraz prostsze.

Dla każdego co innego

To krótkie omówienie oferty skanerów 3D pokazuje, że szybko rośnie nie tylko liczba tych instrumentów oraz ich możliwości, ale także różnorodność sprzętu oraz jego przeznaczenie. Niby każdy z prezentowanych tu skanerów generuje to samo, czyli chmurę punktów. Ale efektywne modelowanie instalacji przemysłowej wymaga przecież innego instrumentu niż pomiar lodowca bądź autostrady czy digitalizacja niewielkiej rzeźby. Trudno się zatem dziwić, że tak niewiele amerykańskich firm z badania „PoB” posiada „tylko” jeden skaner.

Jerzy Królikowski