Funktionsweise Laserscanner2018-05-30T15:06:25+00:00

Was ist zur Funktionsweise der Laserscanner wissenswert?

Die Basis der Laserscanning Funktionsweise stellt das Aussenden, Empfangen und Auswerten eines Lichtsignals dar. Dabei wird ausgenutzt, dass die meisten Materialien in der Lage sind, ein Lichtsignal reflektieren zu können. Beim Laserscanning können verschiedene Parameter beim ausgesendeten Lichtsignal und bei der Art des Empfangs verändert werden. Daraus leitet sich wiederum die Gliederung in Impulsmessverfahren und Phasenvergleichsmessverfahren ab.
 
 
 

Was haben alle Laserscanner gemeinsam?

Jeder Laserscanner besitzt einen beweglichen Scan-Kopf, der für die Aussendung des Signals zuständig ist. Er verfügt außerdem über eine Optik, welche das reflektierte Licht registriert. Je nach Art des Einsatzes werden in den Laserscannern sogenannte Umlenkspiegel verbaut. Bei der Landvermessung gehören zur Funktionsweise beim Laserscanning in der Regel drei solcher Umlenkspiegel, die extrem schnell rotieren. Nur so ist es möglich, neben der Länge und der Breite auch die Tiefe von Geländeeinschnitten zu erfassen. Für zweidimensionale Vermessungen reichen Scan-Köpfe mit zwei Umlenkspiegeln aus.
 
 

Was kennzeichnet das Impulsmessverfahren?

Seinen Namen hat das Impulsmessverfahren davon bekommen, dass in kurzen Abständen identische Lichtimpulse ausgesendet werden. Bei diesem Verfahren wird der Zeitverzug zwischen dem Aussenden und dem Empfang des reflektierten Lichtsignals gemessen. Hier liegt der Laserscanning Funktionsweise die Tatsache zugrunde, dass sich Licht mit einer identischen Geschwindigkeit durch die Luft bewegt. Daraus resultiert zur Berechnung der Distanz die Formel Lichtgeschwindigkeit mal die Hälfte der Zeit, die zwischen dem Aussenden und dem Empfangen des Signals vergangen ist. Bei der terrestrischen Messung werden die Daten anschließend in ein georeferenziertes Koordinatensystem übertragen. In Europa wird dafür üblicherweise das Gauß-Krüger-Koordinatensystem verwendet, während in Nordamerika das Universal Transverse Mercator System zum Einsatz kommt.
 
Das Impulsmessverfahren hat den entscheidenden Vorteil, dass pro Sekunde bis zu 10.000 Messpunkte erfasst werden können. Sie werden als Punktewolke dargestellt. Aus dieser Punktewolke können mit speziellen Algorithmen die Strukturen der Oberflächen errechnet und in eine dreidimensionale Grafik umgewandelt werden. Der zweite Vorteil findet sich beim Impulsmessverfahren in der Tatsache, dass Distanzen von bis zu einem Kilometer mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern ermittelt werden können. Deshalb wird diese Art von Laserscanning bevorzugt im Außenbereich (Landvermessung, Straßenbau und Brückenbau) angewendet.
 
 

Laserscanning Funktionsweise: Was ist beim Phasenvergleichsmessverfahren anders?

Der Name dieses Verfahrens ist treffend gewählt, denn dabei werden Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen auf die zu vermessenden Objekte gerichtet. Durch die Distanz verändern sich diese Phasen. Genau diese Veränderungen werden beim Phasenvergleichsmessverfahren erfasst und analysiert. Aus diesen Phasenveränderungen wird anschließend die jeweilige Distanz errechnet.
 
Diese spezielle Form der Laserscanning Funktionsweise hat jedoch einen Nachteil, denn sie kann nur für die Vermessung von Distanzen von bis zu 50 Metern eingesetzt werden. Sie eignet sich deshalb beispielsweise für die Bauteilevermessung beim Reverse Engineering oder die Vermessung kleinerer Bauwerke. Der große Vorteil beim Phasenvergleichsmessverfahren ist die enorme Arbeitsgeschwindigkeit. Hier können je nach Modell des Laserscanners zwischen 100.000 und 500.000 Messpunkte in die Punktewolke übertragen werden. Das heißt, damit können auch Objekte mit sehr filigranen Strukturen binnen kurzer Zeit präzise vermessen werden.
 
Fazit: Das Phasenvergleichsmessverfahren kommt beim Laserscanning kleiner Objekte zum Einsatz. Es arbeitet deutlich schneller als das Impulsmessverfahren, das vor allem bei Vermessungen von Teilen der Erdoberfläche angewendet wird. Ein hohes Maß an Präzision garantieren beide Varianten der Laserscanning Funktionsweise.
 
 
Die Bilder zeigen den LSA Scan des Kulmbacher Rathauses.
Sie sehen Screenshots aus FARO Scene und Autodesk ReCap.