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3D-Objekterfassung » Allgemeines
Schäfer, Markus, Dipl.-Ing., inmetris3D PartG, Braunschweig
Neben den klassischen Verfahren zur geometrischen Objekterfassung steht seit einiger Zeit die Laserscannertechnologie zur Verfügung, um Objekte in Lage, Größe, Orientierung und Form zu erfassen. Unter Scannen versteht man einen automatischen Vorgang, der ein reales Objekt berührungslos und nahezu vollständig abtastet. Die dabei ermittelten Daten, d.h. dreidimensionale Koordinaten und Intensitätsinformationen (man spricht dann von terrestrischem 4D-Laserscanning), können anschließend am Computer weiterverarbeitet werden. Die Funktionsweise eines Laserscanners unterscheidet sich von anderen Messverfahren in sofern, als dass mit dem Laserscanner über ein regelmäßiges Raster eine flächenhafte Objekterfassung erfolgt, und nicht wie sonst üblich eine Objektdiskretisierung durch repräsentative Punkte.
Die "Rohdaten", die durch einen Laserscanner erzeugt werden sind Messwerttripel, bestehend aus einer gemessenen Schrägdistanz sowie je einem Wert für die Horizontal- und Vertikalablenkung. Bei der Distanzmessung kommen je nach Hersteller unterschiedliche Verfahren zur Anwendung. Man unterscheidet das Impulslaufzeitverfahren, das Phasendifferenzverfahren oder das Triangulationsverfahren (Kern 2003). Auch die Abtastung, d.h. die Ermittlung der Vertikal- bzw. Horizontalwerte kann auf verschiedene Arten erfolgen. Neben einer Abtastung durch Servomotoren, die den Laser bewegen, können durch Servomotoren rotierende Planspiegel oder ein kontinuierlich rotierender Spiegelpolygon eingesetzt werden. Die Hersteller nutzen häufig eine Kombination aus verschiedenen Abtastarten.
Auch bei der auf den Messdaten aufbauenden Modellbildung gibt es grundsätzliche Unterschiede gegenüber den konventionellen Methoden. Da kein vorher definierter diskreter Objektpunkt gemessen wird, sondern eine Vielzahl zufällig auf dem Messobjekt verteilte Punkte, müssen die geometrischen Repräsentanzpunkte im "post processing" durch geometrische Algorithmen bestimmt werden.
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