Die Anwendung von Laserscanning
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2018-08-28 17:29:17
In der modernen Vermessung ist die allgemeine Bedeutung von Laserscanning die kontrollierte Ablenkung von sichtbaren oder unsichtbaren Laserstrahlen.
Innerhalb des Feldes von Scannen von 3D-Objekten, Laserscannen (auch bekannt als Lidar) kombiniert gesteuerte Lenkung von Laserstrahlen mit einem Laser-Entfernungsmesser. Durch die Entfernungsmessung in jeder Richtung erfasst der Scanner schnell die Oberflächenform von Objekten, Gebäuden und Landschaften. Die Konstruktion eines vollständigen 3D-Modells umfasst das Kombinieren mehrerer Oberflächenmodelle, die aus verschiedenen Betrachtungswinkeln erhalten werden, oder das Mischen anderer bekannter Beschränkungen. Kleine Objekte können in einer Technik, die der Photogrammetrie ähnelt, auf einem Drehsockel platziert werden.
Anwendungen
Scannen von 3D-Objekten
3D-Objekt-Scans ermöglichen die Verbesserung des Designprozesses, beschleunigen und reduzieren Datenerfassungsfehler, sparen Zeit und Geld und machen es somit zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Datenerfassungsverfahren. 3D-Scanning wird auch für mobile Kartierung, Vermessung, Scannen von Gebäuden und Innenräumen sowie in der Archäologie verwendet.
Materialbearbeitung
Abhängig von der Leistung des Lasers unterscheidet sich sein Einfluss auf ein Werkstück: Für die Lasergravur und die Laserablation werden geringere Leistungswerte verwendet, bei denen das Material teilweise vom Laser entfernt wird. Mit höheren Leistungen wird das Material flüssig und Laserschweißen kann realisiert werden, oder wenn die Kraft hoch genug ist, um das Material vollständig zu entfernen, kann Laserschneiden durchgeführt werden. Moderne Laser können Stahlblöcke mit einer Dicke von 10 cm und mehr schneiden oder eine Schicht der Hornhaut abtragen, die nur wenige Mikrometer dick ist.
Die Fähigkeit von Lasern, flüssige Polymere zusammen mit Laserscannern zu härten, wird im Rapid Prototyping verwendet. Die Fähigkeit, Polymere und Metalle zu schmelzen, wird mit Laserscannern durch Lasersintern oder Laserschmelzen hergestellt.
Das Prinzip, das für alle diese Anwendungen verwendet wird, ist das gleiche: Software, die auf einem PC oder einem eingebetteten System läuft und den gesamten Prozess steuert, ist mit einer Scannerkarte verbunden. Diese Karte wandelt die empfangenen Vektordaten in Bewegungsinformationen um, die an den Abtastkopf gesendet werden. Dieser Schallkopf besteht aus zwei Spiegeln, die den Laserstrahl in einer Ebene (X- und Y-Koordinate) ablenken können. Die dritte Dimension wird - falls erforderlich - durch eine spezielle Optik realisiert, die den Brennpunkt des Lasers in Tiefenrichtung (Z-Achse) verschieben kann.
Das Scannen des Laserfokus in der dritten räumlichen Dimension wird für einige spezielle Anwendungen benötigt, wie das Laser-Scribing von gekrümmten Oberflächen oder für die In-Glas-Markierung, bei der der Laser das Material an bestimmten Positionen in ihm beeinflussen muss. Für diese Fälle ist es wichtig, dass der Laser einen möglichst kleinen Brennpunkt hat.
Für verbesserte Laserscanning-Anwendungen und / oder hohen Materialdurchsatz während der Produktion werden Scansysteme mit mehr als einem Abtastkopf verwendet. Hier muss die Software steuern, was innerhalb einer solchen Multihead-Anwendung genau gemacht wird: Es ist möglich, dass alle verfügbaren Köpfe dieselben markieren müssen, um die Bearbeitung schneller zu beenden, oder dass die Köpfe einen einzelnen Auftrag parallel markieren, wo jeder Abtastkopf einen Teil ausführt Job bei großen Arbeitsbereichen.
Barcodeleser
Viele Barcodeleser, insbesondere solche, die Barcodes in einer Entfernung von einigen Metern lesen können, verwenden gescannte Laserstrahlen. Bei diesen Vorrichtungen wird ein Halbleiterlaserstrahl üblicherweise mit Hilfe eines Resonanzspiegelscanners abgetastet. Der Spiegel wird elektromagnetisch angetrieben und besteht aus einem metallbeschichteten Polymer.
Weltraumflug
Wenn ein Raumtransporter an die Raumstation andocken muss, muss er vorsichtig in die richtige Position manövrieren. Um seine relative Position zur Raumstation zu bestimmen, scannen Laserscanner, die in der Front des Raumtransporters eingebaut sind, die Form der Raumstation und bestimmen dann über einen Computer die Manövrierbefehle. Resonante Galvanometer-Scanner werden für diese Anwendung verwendet.
Lasershows
Laserlicht-Shows verwenden typischerweise zwei Galvanometer-Scanner in einer X-Y-Konfiguration, um Muster oder Bilder an Wände, Decken oder andere Oberflächen zu zeichnen, einschließlich Theaterrauch und -nebel zu Unterhaltungs- oder Werbezwecken.[{1}]
Innerhalb des Feldes von Scannen von 3D-Objekten, Laserscannen (auch bekannt als Lidar) kombiniert gesteuerte Lenkung von Laserstrahlen mit einem Laser-Entfernungsmesser. Durch die Entfernungsmessung in jeder Richtung erfasst der Scanner schnell die Oberflächenform von Objekten, Gebäuden und Landschaften. Die Konstruktion eines vollständigen 3D-Modells umfasst das Kombinieren mehrerer Oberflächenmodelle, die aus verschiedenen Betrachtungswinkeln erhalten werden, oder das Mischen anderer bekannter Beschränkungen. Kleine Objekte können in einer Technik, die der Photogrammetrie ähnelt, auf einem Drehsockel platziert werden.
Anwendungen
Scannen von 3D-Objekten
3D-Objekt-Scans ermöglichen die Verbesserung des Designprozesses, beschleunigen und reduzieren Datenerfassungsfehler, sparen Zeit und Geld und machen es somit zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Datenerfassungsverfahren. 3D-Scanning wird auch für mobile Kartierung, Vermessung, Scannen von Gebäuden und Innenräumen sowie in der Archäologie verwendet.
Materialbearbeitung
Abhängig von der Leistung des Lasers unterscheidet sich sein Einfluss auf ein Werkstück: Für die Lasergravur und die Laserablation werden geringere Leistungswerte verwendet, bei denen das Material teilweise vom Laser entfernt wird. Mit höheren Leistungen wird das Material flüssig und Laserschweißen kann realisiert werden, oder wenn die Kraft hoch genug ist, um das Material vollständig zu entfernen, kann Laserschneiden durchgeführt werden. Moderne Laser können Stahlblöcke mit einer Dicke von 10 cm und mehr schneiden oder eine Schicht der Hornhaut abtragen, die nur wenige Mikrometer dick ist.
Die Fähigkeit von Lasern, flüssige Polymere zusammen mit Laserscannern zu härten, wird im Rapid Prototyping verwendet. Die Fähigkeit, Polymere und Metalle zu schmelzen, wird mit Laserscannern durch Lasersintern oder Laserschmelzen hergestellt.
Das Prinzip, das für alle diese Anwendungen verwendet wird, ist das gleiche: Software, die auf einem PC oder einem eingebetteten System läuft und den gesamten Prozess steuert, ist mit einer Scannerkarte verbunden. Diese Karte wandelt die empfangenen Vektordaten in Bewegungsinformationen um, die an den Abtastkopf gesendet werden. Dieser Schallkopf besteht aus zwei Spiegeln, die den Laserstrahl in einer Ebene (X- und Y-Koordinate) ablenken können. Die dritte Dimension wird - falls erforderlich - durch eine spezielle Optik realisiert, die den Brennpunkt des Lasers in Tiefenrichtung (Z-Achse) verschieben kann.
Das Scannen des Laserfokus in der dritten räumlichen Dimension wird für einige spezielle Anwendungen benötigt, wie das Laser-Scribing von gekrümmten Oberflächen oder für die In-Glas-Markierung, bei der der Laser das Material an bestimmten Positionen in ihm beeinflussen muss. Für diese Fälle ist es wichtig, dass der Laser einen möglichst kleinen Brennpunkt hat.
Für verbesserte Laserscanning-Anwendungen und / oder hohen Materialdurchsatz während der Produktion werden Scansysteme mit mehr als einem Abtastkopf verwendet. Hier muss die Software steuern, was innerhalb einer solchen Multihead-Anwendung genau gemacht wird: Es ist möglich, dass alle verfügbaren Köpfe dieselben markieren müssen, um die Bearbeitung schneller zu beenden, oder dass die Köpfe einen einzelnen Auftrag parallel markieren, wo jeder Abtastkopf einen Teil ausführt Job bei großen Arbeitsbereichen.
Barcodeleser
Viele Barcodeleser, insbesondere solche, die Barcodes in einer Entfernung von einigen Metern lesen können, verwenden gescannte Laserstrahlen. Bei diesen Vorrichtungen wird ein Halbleiterlaserstrahl üblicherweise mit Hilfe eines Resonanzspiegelscanners abgetastet. Der Spiegel wird elektromagnetisch angetrieben und besteht aus einem metallbeschichteten Polymer.
Weltraumflug
Wenn ein Raumtransporter an die Raumstation andocken muss, muss er vorsichtig in die richtige Position manövrieren. Um seine relative Position zur Raumstation zu bestimmen, scannen Laserscanner, die in der Front des Raumtransporters eingebaut sind, die Form der Raumstation und bestimmen dann über einen Computer die Manövrierbefehle. Resonante Galvanometer-Scanner werden für diese Anwendung verwendet.
Lasershows
Laserlicht-Shows verwenden typischerweise zwei Galvanometer-Scanner in einer X-Y-Konfiguration, um Muster oder Bilder an Wände, Decken oder andere Oberflächen zu zeichnen, einschließlich Theaterrauch und -nebel zu Unterhaltungs- oder Werbezwecken.[{1}]