Systemkriterien, -fehler & Genauigkeitsuntersuchungen Critères et Erreur de système, Études de précision

Transkript

1 Thomas P. Kersten Terrestrische Laserscanner Scanners de laser terrestres Systemkriterien, -fehler & Genauigkeitsuntersuchungen Critères et Erreur de système, Études de précision 1 / 73

2 Mesure électronique de distance EDM, état actuel des technologies Fribourg, Suisse, 30 janvier 2014 Inhalt der Präsentation Contenu de la présentation Einführung Introduction Überblick Systeme Aperçu de systèmes Systemkriterien & Systemfehler Critères de système & Erreur de système Scanneruntersuchungen an der HCU Études de scanner au HCU Fazit & Ausblick Résultat et vue 2 / 73

3 Einführung Introduction Markt terrestrische Laserscanner seit ca. 15 Jahren (5. Generation) Markt Wettbewerb / Ergänzung zu Totalstationen & Photogrammetrie Leistungspotenzial TLS unklar für viele Anwender Techn. Spezifik. = Telekom-Werbung 1) mit Fußnoten Keine Standards für Untersuchungs- & Prüfverfahren HCU Genauigkeitsuntersuchungen von TLS seit 2004 Grundlagen Richtlinie VDI/VDE 2634 Grundlagen Kenngrößen nach Heister 2006 / Kern / 73

4 Überblick Systeme Aperçu de systèmes Key Player im terrestrischen Laserscanning 4 / 73

5 Überblick Systeme Aperçu de systèmes Weitere Anbieter im terrestrischen Laserscanning 5 / 73

6 Überblick Systeme Aperçu de systèmes Messwerte Intensität RGB 6 / 73

7 Überblick Systeme Aperçu de systèmes Software Leica Geosystems Leica Geosystems Trimble Faro Zoller+Fröhlich Topcon Riegl 7 / 73

8 Überblick Systeme Aperçu de systèmes Software Third-Party & open-source MeshLab 8 / 73

9 Systemkriterien Critères de système Sensorbauart/Scanbereich Capteur de construction/scan secteur Kamera-Scanner Hybrid-Scanner Panorama-Scanner 40 x x x / 73

10 Systemkriterien Critères de système Messverfahren Méthode de mesure Impulslaufzeit Phasendifferenz Triangulation Reichweite < 6 km Pkte/sec S D = 5 mm Reichweite < 330 m Pkte/sec S D = 2 mm Reichweite < 2.5 m Pkte/sec S D = 0.1 mm 10 / 73

11 Systemkriterien Critères de système Genauigkeitsangaben Indications de précision Distanzmessung (Mehrfachmessung) Mesure de distance Winkelmessung Mesure d'angle 3D-Punktgenauigkeit Précision de point 3D Flächengenauigkeit Précision de surface Winkelauflösung Dissolution d'angle Punktdichte bzw. abstand Densité de point 11 / 73

12 Systemkriterien Critères de système Reichweite Distance Impulslaufzeit Phasendifferenz Triangulation 25m 100m 187m 330m 400m 800m 1500m 2000m 6000m 12 / 73

13 Systemkriterien Critères de système Messgeschwindigkeit scan vélocité 100 pts/sec Triangulation Phasendifferenz bis pts/sec 5000 pts/sec pts/sec pts/sec Impulslaufzeit 13 / 73

14 Systemkriterien Critères de système Laserstrahldivergenz & Winkelauflösung Divergence de rayon laser Quelle: Kern / 73

15 Systemkriterien Critères de système Laserstrahldivergenz & Winkelauflösung Divergence de rayon laser & Dissolution d'angle Schrittweite Spotgröße 0% 100% Korrelation Quelle: Kern / 73

16 Systemkriterien Critères de système Stromversorgung alimentation électrique Systemsteuerung commande de scanner Standalone Autonome Notebook/Tablet/PDA Carnet/Tablet/PDA 16 / 73

17 Systemkriterien Critères de système Geodätische Eigenschaften Qualités géodésiques Zentrierung Freie Stationierung Zusätzliche Sensoren Sondes supplémentaires Kamera GPS Gewicht (5kg 15kg) Poids Datenspeicherung Stockage des données Laserklasse/Augensicherheit Sécurité d'oeil de classe de laser Arbeitstemperatur (-10º - +40º Celsius) 17 / 73

18 Systemfehler Erreur de système Einflussgrößen Gesamtsystem Messraum Refraktion Vibrationen Optische Störungen IST SOLL Messobjekt Größe & Orientierung Krümmung/Farbe Oberfläche/Material Instrument/Scanner Strecke/Winkel Kalibrierung Synchronisation r IST = 635 mm r SOLL = 638,5 mm Auswertung Registrierung CAD-Modellierung Dreiecksvermaschung Messverfahren Distanzmessung Aufnahmegeometrie Anzahl Scans Objektorientierung Tachymetereinsatz Quelle: nach Staiger/Przybilla, HS Bochum / 73

19 Systemfehler Erreur de système Instrumentenfehler wie bei Totalstation - Erreur d'instrument Messfehler (Distanz- & Winkelmessung) Vertikalachsen- & Kippachsenfehler Zielachsenfehler Taumelfehler Exzentrizität des Scanzentrums Einfallswinkel Größe des Laserspots 19 / 73

20 Systemfehler Erreur de système Reflexion am Objekt Réflexion à l'objet Vague réflexion Réflexion de total Combinaison Quelle: Staiger/Przybilla, HS Bochum / 73

21 Systemfehler Erreur de système Kometenschweif Queue de comète Wand Gesamter Laserstrahl Teilstrahl 2 Scanner Teilstrahl 1 Kugel Quelle: Staiger/Przybilla, HS Bochum / 73

22 Systemfehler Erreur de système Aufweitung des Laserstrahls mit zunehmender Entfernung Flächige Reflexion Direkter Einfluss auf die Genauigkeit der Streckenmessung a) schräge Fläche surface diagonale b) konkave Kante bord concave c) konvexe Kante bord convexe d) Stufe/Étape 22 / 73

23 Systemfehler Erreur de système Messfehler bei Flächenunebenheiten durch großen Laser-Spot bei Verdeckungen (Remondino 2009) Aufteilung des Laser-Spots Messung virtueller Punkte 23 / 73

24 Systemfehler Erreur de système Filterwerkzeuge in Z+F LaserControl Generelle Philosophie der Z+F Filterwerkzeuge Keine Punktlöschung durch Filterung Abspeicherung der Filterergebnisse in Masken Datenexport mit oder ohne Filterung Farb-codierte Filterergebnisse durch Batch-Processing: Thin filter, Single pixel filter, Mixed pixel filter, Intensity filter, Invalid points filter 24 / 73

25 Systemfehler Erreur de système Filterwerkzeuge in Z+F LaserControl Mixed Pixel löscht falsche Punkte vom Kanteneffekt Single Pixel löscht isolierte Punkte 25 / 73

26 Systemfehler Erreur de système Filterwerkzeuge in Z+F LaserControl Intensity filter löscht Punkte mit hoher/niedriger Intensität Range filter - löscht Punkte ausserhalb definierter Bereiche 26 / 73

27 Systemfehler Erreur de système Filterwerkzeuge in Z+F LaserControl Thin filter reduziert Punkte nahe des Scannerstandpunktes Invalid points filter löscht alle Punkte im toten Winkel des Scanners (± 25 ) 27 / 73

28 Systemfehler Erreur de système Filterwerkzeuge in Z+F LaserControl Smooth filter & Median filter 3D filter box 28 / 73

29 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Qualität der Messdaten? Untersuchungen Qualité des données de mesure? Études 29 / 73

30 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Untersuchungen (Teil 1) HCU 3D-Testfeld 20m-Komparatorbahn Streckenmessgenauigkeit auf Zielmarken/Referenzkörper im Nahbereich Amtl. Vergleichsstrecke Hamburg-Ohlsdorf Streckenmessgenauigkeit auf Zielmarken/Referenzkörper bis max. 500m 30 / 73

31 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Untersuchungen (Teil 2) Einfluss des Neigungssensors Messrauschen in Abhängigkeit vom Auftreffwinkel Einfluss von Farbe und Material auf Streckenmessung Auflösungsvermögen / Kantenerkennung bei flächenhafter Abtastung eines Referenzkörpers 31 / 73

32 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Untersuchte terrestrische Laserscanner (1) Trimble GS100, GS200, GX Faro LS880, Photon 80, Photon 120 Z+F IMAGER 5006i, 5006h Riegl LMS420i VZ-400, VZ-1000 Leica Scanstation 1 + 2, HDS6000, C10 32 / 73

33 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Untersuchte terrestrische Laserscanner (2) Trimble FX Surphaser Leica Nova MS50 33 / 73

34 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU TLS-Workshop im Juni 2011 Workshop-Teilnehmer Hochschule Bochum Jade Hochschule FH Mainz (i3mainz) HafenCity Universität Leica (Hersteller) Riegl (Hersteller) dhp:i (Ingenieurbüro) LKA Hamburg Lufthansa Technik 34 / 73

35 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 3D-Testfeld Testfeld in Halle D: Messvolumen 30x20x12m 3, d = 3 m bis 32 m Testfeld mit Referenzpunkten 3D-Netzmessung von 5 Standpunkten auf 3 Ebenen 3D-Netzmessung auf Leica Miniprismen mit 3D-Genauigkeit <1mm Austausch der Miniprismen durch Kugeln & Goecke-Targets 35 / 73

36 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 3D-Testfeld 3D-Genauigkeit in Anlehnung an VDI/VDE 2634 Blatt 3 Kenngrößen nach Heister 2006 & Kern 2008 Scanning der Kugeln (199mm) & Targets, 5 Standpkte, verschied. Ebenen Streckenberechnung zwischen den Referenzpunkten in allen Kombinationen im Scanner- und im Referenzsystem (korreliert) 3D-Streckenvergleich (Soll/Ist) gemäß VDI/VDE 2634 III - Differenzen = Winkel- und Streckenmessfehler, Kugel-Fitting, Zentrierfehler 36 / 73

37 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 3D-Testfeld Prüfstreckenverteilung im Testfeld in Anlehnung an VDI/VDE ,12m Kante 24,56m Flächendiagonale Raumdiagonale 37 / 73

38 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Kampagne # 3D Punkte # Distanzen L min [mm] L max [mm] span [mm] L = l max - l min Trimble FX 6dpi 09/ ,0 7,8 30,8 Trimble FX 17dpi 09/ ,0 9,6 33,6 Faro Photon 80 RR4 09/ ,2 9,8 15,0 Z+F IMAGER / ,8 10,3 16, Trimble FX 17dpi 3D-Testfeld Häufigkeit Trimble FX 6dpi Faro Photon Z+F IMAGER 5006 Kugel d=199mm Differenzen [mm] 38 / 73

39 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 3D-Testfeld Resultate von 2007 im Vergleich (Oldenburger 3D-Tage 2008) d=145mm Campaign # 3D points # distances L min [mm] L max [mm] span [mm] Leica ScanStation 1 04/ ,3 9,2 11,5 Z+F IMAGER / ,4 6,6 14,0 d=199mm Campaign # 3Dpoints # distances L min [mm] L max [mm] span [mm] Leica ScanStation 1 10/ ,4 6,5 11,9 Leica ScanStation 2 10/ ,4 6,5 11,9 Leica HDS / ,7 6,3 13,0 Z+F IMAGER / ,7 7,7 13,4 39 / 73

40 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Resultate 2010, alle Stationen registriert, alle Strecken verwendet Scanner # 3D-Punkte # Strecken l min l max Spanne Shift Riegl VZ 400 Kugeln ,1 4,4 15,5-5,4 Riegl VZ 400 Targets ,5 4,8 8,3 1,0 IMAGER 5006i ,3 5,4 8,7 0,5 Leica C ,6 6,1 9,7 0,8 Häufigkeit Riegl VZ400 Kugeln Riegl VZ400 Targets Imager 5006i Leica C10 Kugel d=199mm Differenzen [mm] 40 / 73

41 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 3D-Testfeld Vergleich der Ergebnisse 2007, 2008 und 2010 Scanner Kugel Ø [mm] # Kugeln # Strecken l min [mm] l max [mm] Spanne [mm] 2010 Leica C ,6 6,1 9,7 04/2007 Leica ScanStation ,3 9,2 11,5 10/2007 Leica ScanStation ,4 6,5 11,9 10/2007 Leica ScanStation ,4 6,5 11,9 41 / 73

42 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Jahr 3D-Testfeld Vergleich der Ergebnisse 2007, 2008 und 2010 Scanner Kugel Ø [mm] # 3D-Punkte # Strecken l min [mm] l max [mm] Spanne [mm] 2010 ZF IMAGER 5006i ,3 5,4 8,7 04/2007 ZF IMAGER ,4 6,6 14,0 10/2007 Leica HDS ,7 6,3 13,0 10/2007 ZF IMAGER ,7 7,7 13,4 09/2008 ZF IMAGER ,8 10,3 16,1 42 / 73

43 Scanner Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 3D-Testfeld Kenngrößen nach Heister (2006) und Kern (2008) Auflösung n 1 R = r i n i= 1 Mittlere Antastabweichung u R = 10 j = 1 s 10 2 Rj Antast- Messunsicherheit n 1 2 R = r i n i= 1 Antastabweichung Heister (2006) Heister (2006) Kern (2008) [mm] [mm] [mm] Imager 5006 (HsBo) high normal (6mm/10m) 0,81 1,43 1,21 Imager 5006 (JadeHS) high normal (6mm/10m) 0,75 1,22 1,06 IMAGER 5010 (HCU) high normal (6mm/10m) 0,32 0,66 0,55 Imager 5006h (LKA) high low(6mm/10m) 0,86 1,38 1,29 Imager 5006 (dhp:i) superhigh high (3mm/10m) 0,45 0,67 0,60 Imager 5010 (HsBo) superhigh high (3mm/10m) 0,19 0,29 0,28 IMAGER 5010 (HCU) superhigh normal (3mm/10m) 0,21 0,34 0,31 Leica HDS 6000 (i3mainz) ultra high (1,5mm/10m) 0,45 0,58 0,56 Faro Photon 80 (i3mainz) Aufl. 1/2, Qual. 4x (3,1mm/10m) 0,73 0,94 0,95 Faro Photon 120 (LHT) Aufl. 1/1 Qual. 4x (1,6mm/10m) 0,41 0,58 0,53 Riegl VZ-400 (HsBo) Kugel (high speed acurate) 1,27 1,66 1,65 Riegl VZ-400 (HCU) Kugel (high speed acurate) 1,00 1,28 1,28 Leica C mm@ Kugel 0,75 0,97 0,97 Riegl VZ-1000 Kugel (high speed acurate) 0,84 1,16 1,16 43 / 73

44 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 3D-Testfeld Kugelradiusabweichung (Kern 2008) Station 1 im 3D Testfeld, je 10 Kugeln R 1 = k K v i k i= 1 r = soll - ist d=199mm Scanner # Punkte Ø r min [mm] r max [mm] Ø r [mm] Kugelradiusabw. [mm] IMAGER 5006 (JadeHS) 607-4,81 3,06-0,9 1,79 IMAGER 5006 (HsBo) 670-4,55 2,43 0,1 1,45 IMAGER 5006h (LKA) 677-2,63 0,14-1,2 1,22 IMAGER 5010 (HCU) high 634-1,94 3,54 0,5 1,31 IMAGER 5006 (dhp:i) ,95 0,02-1,1 1,08 IMAGER 5010 (HsBo) ,94-0,04-0,5 0,49 IMAGER 5010 (HCU) super high ,13 0,45-0,5 0,58 Faro Photon 80 (i3mainz) ,33 1,54-0,2 0,67 Faro Photon 120 (LHT) ,92 1,07 0,3 0,61 Leica HDS 6000 (i3mainz) ,72 0,48-0,1 0,32 Leica C ,52-0,40-1,1 1,09 Riegl VZ-400 (HsBo) ,33 0,88-0,6 0,97 Riegl VZ-400 (HCU) ,26 2,96-1,4 2,40 Riegl VZ ,45 1,72 0,0 0,77 44 / 73

45 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit 20m-Prüfstrecke auf Komparatorbahn Zielzeichen für Scanner: Kugeln & Targets im Abstand 1-20m Vergleich zu Referenzstrecken (Leica TM30) Automatische Targeterkennung bzw. Kugelfitting mit bekanntem Radius 45 / 73

46 6,0 4,0 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit 20m-Komparatorbahn (Herstellertarget) Juni ,0 Differenz [mm] 0,0-2,0-4,0-6, ZF Target dhpi (high/high) ZF Target OL (high/normal) ZF Target LKA (high/low) -8,0-10,0 ZF Target HCU Faro Photon 120 LHT Kugel Riegl VZ400 HCU Goecke -12,0 Position Leica C10 HDS Target 46 / 73

47 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit 0,0-2,0 Position m-Komparatorbahn (Herstellertarget) -4,0 Differenz [mm] -6,0-8, hin rueck , ,0 Riegl VZ-400 absolute Streckendifferenzen zw. Scanner - Goecke Target Nach Rücksprache mit Riegl: Fehlende Nahbereichskorrektur für diesen speziellen Scanner 47 / 73

48 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit 20m-Komparatorbahn (Herstellertarget) 6 4 Faro Photon RR0 Faro Photon RR4 Trimble FX 17dpi Faro Photon RR2 Trimble FX 6dpi Imager 5006 Kugel 76mm Referenz: Leica TCRP1201 & SMX Lasertracker Differenz [mm] Imager 5006 Kugel 199mm Distanz [m] 48 / 73

49 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit (2007) 20m-Prüfstrecke auf Komparatorbahn IMAGER 5006 (Auflösung ultra high) Differenz [mm] 4,0 2,0 0,0-2,0-4,0-6,0 Z+F target (A4) Kugel d=76,2mm Kugel d=100mm Kugel d=145mm Kugel d=199mm ,0-10,0 Distanz [m] 49 / 73

50 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit (2007) Vergleichsstrecke Friedhof Ohlsdorf - Strecken bis 430m auf Pfeiler Referenzmessung mit Leica TM30 (& Mekometer ME 5000) Einsatz verschiedener Targets Kugelfitting in RealWorks Survey (Riegl, Faro, Leica) und Cyclone (Leica) mit bekanntem Radius Riegl VZ-400 Leica C10 Faro Photon / 73

51 Differenz [mm] Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit Vergleichsstrecke Friedhof Ohlsdorf Riegl Target 5cm Riegl Target 10cm Riegl Kugel 199mm Faro Kugel 199mm Leica C10 Cyclone Kugel 199mm Leica C10 RWS Kugel 199mm Leica C10 Cyclone HDS-Target Strecke [m] Differenz [mm] 51 / 73

52 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit Faro Photon 120 Scaneinstellung: Auflösung 1/1 Qualität 4 20m 2851 pts 30m 1235 pts 40m 701 pts 50m 444 pts 60m 301 pts 70m 196 pts 80m 139 pts 90m 111 pts 100m 84 pts 110m 58 pts 10,0 Standardabweichung Kugelfitting 8,0 Stdabw. [mm] 6,0 4,0 2,0 0, Position Differenz [mm] Differenzen zur Sollstrecke Strecke [m] 52 / 73

53 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit 20,0 Leica ScanStation 2 HCU-Kugel HDS-Target HDS B/W-Target 15,0 ~65 ppm Differenz [mm] 10,0 5,0 Oktober ,0-5,0 10,0 30,0 40,8 49,9 60,6 70,3 75,9 81,9 102,5 122,8 163,9 184,2 205,0 Referenzstrecken Friedhof Hamburg-Ohlsdorf: [m] 225,5 245,8 286,9 53 / 73

54 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit Vergleichsstrecke Friedhof Ohlsdorf - Strecken bis 430m auf Pfeiler Riegl LMS 420i - Resultat der Testkampagne Oktober 2007 Differenz [mm] ,9 30,0 41,6 51,6 61,4 307,2 225,5 184,2 123,1 81,7 71,8 Zielzeichen zu klein! Distanz [m] 348,3 430,0 54 / 73

55 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit 70m-Prüfstrecke auf Stativen von 1-70m im Abstand von 10m Scanning Photon mit und ohne Rauschunterdrückung Zielzeichen für Scanner: Kugeln (199mm, 2x 145mm) Vergleich zu Referenzstrecken (Leica TCRP1201) Kugelfitting mit bekanntem Radius in RealWorks Survey 55 / 73

56 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Streckenmessgenauigkeit 5 70m-Prüfstrecke auf Stativen 0 Distanz [m] Differenz [mm] Imager 5006 Faro Photon RR max Faro ohne RR 199mm Faro ohne RR 145mm dkl Faro ohne RR 145mm hell Kontrolle Dist. 50m Kalibrierung! Alte Kalib Alte Kalib Neue Kalib 199mm -17.6mm -16.6mm -7.1mm 145mm dkl -21.6mm -23.5mm -11.9mm 145mm hell -15.7mm -16.3mm -5.5mm 56 / 73

57 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Neigungssensor Taumelfehler Centre Differenz [mm] ,0 15,0 10,0 5,0 0,0-5,0-10,0-15,0-20, Position auf dem Kreis [ ] Trimble GX Leica ScanStation 1 Leica ScanStation 2 Faro LS880 Z+F IMAGER 5006 (March2007) Z+F IMAGER 5006 (Oct2007) Abweichungen der gescannten Kugeln vs. horizontaler XY-Ebene (Z-Koordinate) / 73

58 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss des Auftreffwinkels auf die 3D-Genauigkeit Aufnahme: Scanning einer drehbar gelagerten plangeschliffenen Granitplatte in 10 Winkelpositionen Auflösung: 3mm am Objekt (oder besser) Referenz: 4 an der Platte montierte Kugeln (= Ebene) Forderung: ausgleichende Ebenen durch Kugelzentren und Punktwolke sollen konstanten Abstand haben mit Referenz zur Winkelposition 0 0 (relative Änderung) 58 / 73

59 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss des Auftreffwinkels auf die 3D-Genauigkeit 0 59 / 73

60 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss des Auftreffwinkels auf die 3D-Genauigkeit / 73

61 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss des Auftreffwinkels auf die 3D-Genauigkeit / 73

62 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss des Auftreffwinkels auf die 3D-Genauigkeit Untersuchungen verschiedener Scanner Abweichung [mm] 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 Abweichung ausgeglichene Ebene vs. Referenzebene (Distanz zum Objekt 10m) Faro LS880 Leica ScanStation 1 Trimble GX Z+F 5006 Leica ScanStation 2 Spot size of laser beam at 10m Faro LS880: 2,5mm Leica ScanStation: 4,0mm Trimble GX: 0,6mm (autofocus enabled) Z+F IMAGER 5006: 2,2mm 0,0-2, Einfallswinkel [ ] / 73

63 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU 10,00 Einfluss des Auftreffwinkels auf die 3D-Genauigkeit 8,00 Differenz zur ersten Messung 6,00 4,00 2,00 Imager 5006h HCU dez Imager 5006 OL HDS6000 i3m Faro Photon 80 i3m Riegl VZ-400 C10 0, ,00 Auftreffwinkel [ ] 63 / 73

64 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Auflösungsvermögen / Kantenerkennung High Super High Ultra High Entfernung ca. 10m IMAGER / 73

65 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss von Farbe und Material auf Streckenmessung Normierte Farbmusterblätter RAL Intensitätswerte Tiefschwarz 11 Rubinrot 30 Signalblau 51 Umbragrau 66 Erdbeerrot 68 Telegrau 203 Grauweiß 206 Pastellblau 213 Seidengrau 226 Verkehrsgrau / 73

66 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss von Farbe und Material auf Streckenmessung Scannen der farbigen RAL Tafeln mit Mensi GS100 (532nm) Einfach- und Mehrfachmessungen mit Mensi GS100 (532nm) Farbmusterblätter Standardabweichungen der Ebene [mm] Olivgelb 30% Sonnengelb 40% Safrangelb 50% 1 shot 10 shot 25 shot Rubinrot 10% Erdbeerrot 20% Altrosa 30% 1 shot 10 shot 25 shot Signalblau 10% Himmelblau 20% Pastellblau 30% 1 shot 10 shot 25 shot Maigruen 20% Blassgruen 30% Pastelltuerkis 40% 1 shot 10 shot 25 shot shot 10 shot 25 shot Tiefschw arz 4% Umbragrau 10% Moosgrau 20% Verkehrsgrau 30% Fenstergrau 36% Seidengrau 47% Telegrau 60% Grauw eiß 67% 66 / 73

67 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss von Farbe und Material auf Streckenmessung Raues farbiges Papier Mensi GS100 (532nm) Abstand zur ausgegl. Ebene Dispersionspapier [mm] rot blau grün Rückseite max Vorderseite max / 73

68 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss von Farbe und Material auf Streckenmessung Scannen der farbigen RAL Tafeln mit verschiedenen Scannern Rauschen durch verschiedene Reflektivität 68 / 73

69 Scanneruntersuchungen an der HCU études de scanner au HCU Einfluss von Farbe und Material auf Streckenmessung Einfluss der Oberfläche (Farbe/Struktur/Material) des Messobjektes auf die Messgenauigkeit Intensitätsdarstellung Mensi GS100 (532nm) unterschiedl. Punktabstand Foto Stdabw. Ebene [mm] 5mm/1shot 5mm/4shot 2,5mm/4shot Regalbrett 2,7 2,2 - MDF-Holz 5,0 4,6 - Styropor 2,7 1,7 - Schild - 16,4 14,4 Schild ohne Inhalt - 10,9 10,3 69 / 73

70 Fazit & Ausblick Résultat et vue Trends TLS weiter, schneller, genauer, kleiner, leichter, günstiger Einsatz TLS kein Universal-Scanner Prüfverfahren für TLS ein schwieriges Aufgabenfeld! Anforderungen an Prüfverfahren steigen bessere TLS Realitätsnahe praktische Bedingungen (Messvolumen) Praxis Untersuchung des Gesamtsystems (HW/SW) Kenngrößen Zahlen vs. Erfahrung (Praxis & Feldprüfverfahren) Standards? Prüfverfahren, Kenngrößen, Kalibrierung Kooperationen zwischen Herstellen & Hochschulen Systemverbesserung durch Systemuntersuchungen Zukunft Automatisierte Auswertung (Bottleneck) Zukunft Scanner wird mobil (schnelle Datenerfassung) 70 / 73

71 Fazit & Ausblick Résultat et vue Autonom fliegende Laserscannerkugel in Prometheus 71 / 73

72 Literatur Littérature Lindstaedt, M., Kersten, Th., Mechelke, K., Graeger, T., Prüfverfahren für terrestrische Laserscanner Gemeinsame geometrische Genauigkeitsuntersuchungen verschiedener Laserscanner an der HCU Hamburg. Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik - Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2012, Th. Luhmann/Ch. Müller (Hrsg.), Wichmann, VDE Verlag GmbH, Berlin und Offenbach, pp Lindstaedt, M., Graeger, T., Mechelke, K., Kersten, Th., Terrestrische Laserscanner im Prüfstand Geometrische Genauigkeitsuntersuchungen der terrestrischen Laserscanner Riegl VZ-400, Leica C10 und Faro Photon 120. Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik - Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2011, Th. Luhmann/Ch. Müller (Hrsg.), Wichmann, VDE Verlag GmbH, Berlin und Offenbach, pp Kersten, Th., Mechelke, K., Lindstaedt, M., Sternberg, H., Methods for Geometric Accuracy Investigations of Terrestrial Laser Scanning Systems. Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation, Heft 4, pp Lindstaedt, M., Kersten, Th., Mechelke, K., Graeger, T., Sternberg, H., Phasen im Vergleich - Erste Untersuchungsergebnisse der Phasenvergleichsscanner FARO Photon und Trimble FX. Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik - Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2009, Th. Luhmann/Ch. Müller (Hrsg.), Wichmann Verlag, Heidelberg, pp / 73

73 Literatur Littérature Mechelke, K., Kersten, Th., Lindstaedt, M., Geometrische Genauigkeitsuntersuchungen neuester terrestrischer Laserscannersysteme - Leica ScanStation 2 und Z+F IMAGER Photogrammetrie, Laserscanning, Optische 3D-Messtechnik - Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2008, Th. Luhmann/C. Müller (Hrsg.), Wichmann Verlag, Heidelberg, pp Sternberg, H., Kersten, Th., Comparison of Terrestrial Laser Scanning Systems in Industrial As-Built-Documentation Applications. 8th Conference on Optical 3D Measurement Techniques, (Eds. Gruen/Kahmen), Zurich, July 9-12, Vol. I, pp Mechelke, K., Kersten, Th., Lindstaedt, M., Comparative Investigations into the Accuracy Behaviour of the New Generation of Terrestrial Laser Scanning Systems. 8th Conference on Optical 3D Measurement Techniques, (Eds. Gruen/Kahmen), Zurich, July 9-12, Vol. I, pp Kersten, Th., Sternberg, H., Mechelke, K., Investigations into the Accuracy Behaviour of the Terrestrial Laser Scanning System Mensi GS100. Optical 3-D Measurement Techniques VII, Gruen/Kahmen (Eds.), Vienna 2005, Vol. I, pp Kersten, Th., Sternberg, H., Mechelke, K., Acevedo Pardo, C., Terrestrial laser scanning system Mensi GS100/GS200 - Accuracy tests, experiences and projects at the Hamburg University of Applied Sciences. IAPRS, Vol. XXXIV, PART 5/W16, Editors H.-G. Maas & D. Schneider, Proceedings of the ISPRS working group V/1 'Panoramic Photogrammetry Workshop', Dresden, Germany, February 19-22, 2004, 73 / 73

74 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Merci beaucoup pour votre attention! 74 / 73