5.4 Лазерная адаптивная трехмерная сканирующая система для больших расстояний

ОБЛАСТЬ (СФЕРА), К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ РАЗРАБОТКА: Сферами применения проекта являются дистанционное получение трехмерных реальных изображений объектов в таких приоритетных отраслях промышленности, как авиастроение, архитектура, строительство и эксплуатация сооружений, геодезия, горная промышленность, маркшейдерское дело, мониторинг состояния исторических памятников, картографирование местности, машиностроение, робототехника, системы стыковки движущихся объектов, многофункциональные мобильные платформы гражданского и военного назначения.

Возможными партнерами являются предприятия машиностроительной и радиоэлектронной промышленности.

ЦЕЛЬ (ПРОБЛЕМА) РАЗРАБОТКИ: Лазерная адаптивная трехмерная сканирующая система (ЛАТСС) предназначена для получения высокоточной информации в виде трехмерного массива данных о профиле поверхности и геометрических параметров объектов и рельефа местности при компенсации в реальном времени ошибок измерений, обусловленных динамическими изменениями внешних условий.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ: Система состоит из высокоточного лазерного измерителя расстояния, цифровой камеры высокого разрешения, сканирующего электромеханического блока и устройства беспроводной связи. Данные сканирования и цифровой фотосъемки обрабатываются в автоматическом режиме, в результате которого формируются трехмерные профили поверхности с наложенной цветной текстурой и панорамные снимки высокого разрешения. При этом используются две различные технологии прецизионных измерений для малых и больших расстояний. Внешний вид и основные элементы разработки представлены на рис. 1-2.

Система позволит обеспечить возможность одновременных высокоточных измерений в широком диапазоне расстояний от 0,01 м до 2м с точностью ± 100 нм и от 2м до 600м с точностью ± 1мм. Программный комплекс системы состоит из интеллектуальной системы распознавания образов (ИСР). При этом ИСР обеспечивает не только описание и распознавания объектов, но и идентификацию и выявление различных дефектов, отклонений от нормы, возможных их модификаций или классов построения и других особенностей с выдачей рекомендаций по их устранению. Кроме того, данная система ЛАТСС может использоваться в качестве системы технического зрения при создании различных типов роботов с высоким разрешением. Наличие базы знаний обеспечивает возможность быстрого перехода к описанию объектов в различных предметных областях путем приобретения диска со специальным программным обеспечением. Для пользователя предусмотрена возможность, не будучи программистом, добавлять в базу знаний новые правила вывода, тем самым обеспечивается процесс накопления опыта отдельных специалистов в конкретной предметной области. Для решения новых сложных задач пользователь может обратиться к разработчику системы, который проведет модификацию базы знаний по новому техническому заданию.

ИННОВАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРАБОТКИ: Новая, конкурентоспособная полезная продукция. Разработка на уровне существующих в мире аналогов. Интеллектуальная система распознавания образов создается на базе программной оболочки, которая была использована при создании «Экспертной системы диагностики и электрохимической противокоррозионной защиты газопровода (ЭС ДЭХПКЗГ)» — сертификат соответствия на экспертную систему серия ПО № UA.ОДС-054.011-04 от 13 августа 2004г.

 

 

Рис. 1 – Общий вид лазерной адаптивной сканирующей системы

 

 

Рис. 2 – Общий вид лазерного измерителя расстояния

 

ПРЕИМУЩЕСТВА РАЗРАБОТКИ: Основными особенностями предлагаемой разработки являются:

- обеспечение высокой точности измерений на больших расстояниях благодаря использованию новых алгоритмов компенсации ошибок в реальном времени; реализация высокого быстродействия благодаря коррекции данных для каждого измерения и отсутствия усреднения (средних величин), независимость от изменений атмосферных условий; расширение динамического диапазона;

- использование интеллектуальных информационных технологий, а именно ИСР, обеспечивает новые возможности и характеристики ЛАТСС.

В качестве аналога рассмотрен широко известный трехмерный лазерный сканер для больших расстояний Riegl LPM — 321 (производство RIEGL, Laser Measurement Systems. Австрия). Преимуществами представленной разработки являются: повышение точности измерений за счет новых алгоритмов компенсации ошибок; повышение частоты измерений за счет коррекции каждого значения дальности; повышение предельной рабочей температуры за счет адаптивного управления параметрами устройств; уменьшение габаритных характеристик за счет использования новой элементной базы и оптимизации конструкции.

Данные о выпуске подобной продукции на отечественном рынке отсутствуют.

АНАЛИЗ РЫНКА: В Украине отечественных аналогов не имеется. На мировом рынке представлено отдельно трехмерные лазерные сканеры с различными технологиями измерений для коротких и больших расстояний, однако, без ИСР. На рынке стран СНГ отдельные приборы представлены только дилерскими сетями зарубежных компаний производителей. Выводы международных экспертов свидетельствуют о дальнейшем расширении мирового рынка трехмерных лазерных сканеров и общий рост производства различных лазерных приборов. По оценкам известного журнала Laser Focus World Magazine годовой объем продаж лазерных приборов составляет более 8 миллиардов долларов США. При этом 4% от данной суммы составляют общие продажи лазерных измерительных систем и датчиков.

ОЦЕНКА ТРАНСФЕРА РАЗРАБОТКИ: Предложенные пути трансфера разработки: обмен опытом и информацией о научно-технологические достижения, проведение консультаций по вопросам применения технологий, поставки технологий в рамках договоров об их трансфер с учетом рыночной потребности.

СТАДИЯ РАЗРАБОТКИ: Изготовлен действующий макет, который позволяет провести практические испытания и продемонстрировать технические возможности. Проект награжден дипломом Международного конкурса инновационных и инвестиционных проектов «Харьковские инициативы» в 2013 г. и занял III место на конкурсе «Радиоэлектроника и информатика 21 века» Научного парка «Радиоэлектроника и информатика» в 2013 г.

ФИНАНСОВЫЕ РАСХОДЫ НА РАЗРАБОТКУ: Ориентировочные затраты на проект для обеспечения серийного производства составляют $ 171 тыс.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ ИЛИ АВТОРСКИЙ КОЛЛЕКТИВ: Тюрин Сергей Владимирович, к.т.н., доц.; Костыря Александр Алексеевич, к.т.н., с.н.с.; Прохоров Валерий Павлович, к.т.н., с.н.с.; Тюрин Владимир Сергеевич, к.т.н.

cохранить эту страницу в PDF