世界上最快的激光掃描儀

諸如交通網絡之類的關鍵基礎設施是現代社會的生命線。極端天氣事件可能會損壞鐵軌，道路，隧道和橋梁。弗勞恩霍夫物理測量技術研究所(IPM)開發了一種新穎的3-D激光掃描儀，可用于密切監視運輸基礎設施并及時計劃維護工作。多光譜傳感器系統可以在單個檢查過程中測量物體的表面結構以及表面水分。

冬季風暴，暴雨和洪水會嚴重破壞鐵路網絡和道路。檢測路面，隧道墻和其他重要基礎設施中的裂縫和其他缺陷至關重要。為此，一種方法是使用帶有非接觸式高精度移動激光掃描儀的測量車輛，該掃描儀可以在三個維度上繪制周圍的環境。來自弗賴堡的Fraunhofer IPM的研究人員開發了一種隧道檢查系統(TIS)，該系統可用于兩種不同的激光波長。除了捕獲隧道，橋梁或其他結構的幾何形狀外，該系統還因其獨特的測量表面濕度的能力而引人注目。TIS可以確定隧道的內墻是干燥還是潮濕，例如，從而提供有關隧道結構健康的重要線索。與基于攝像頭的方法不同，TIS還可在不利的光照條件下工作。除隧道外，掃描儀還可以評估公路和??鐵路的結構健康狀況。它產生的地理參考3-D數據可以自動評估。

TIS可以檢測到只有幾毫米的缺陷。Fraunhofer IPM的科學家Alexander Reiterer教授說：“掃描儀安裝在測量車輛上，以每小時80公里的速度掃描結構，測量其整體幾何形狀，并在隨后的檢查過程中，對這種幾何形狀的任何變化進行測量。” 。該系統每秒捕獲200萬個測量點-換句話說，測量束每秒覆蓋200萬次TIS和它正在測量的對象(例如墻壁)之間的距離。使用旋轉鏡將測量光束在360度半徑內每秒偏轉200次，以確保覆蓋被檢查物體。這使其成為世界上同類產品中最快的掃描儀。它可以測量的最大距離為80米，這足以滿足其目的。掃描過程的結果是點云形式的環境3-D模型。TIS設計為即使在惡劣條件下也可以工作，對熱和冷具有極好的耐受性，并且可以在-50攝氏度至+50攝氏度的溫度下工作。

激光掃描儀通常根據飛行時間測量原理工作。換句話說，它們測量光從發射器傳播到物體再返回到檢測器所需的時間，并根據光速計算距離。TIS通過使用更復雜的相移方法采用了不同的方法：“這涉及到發射信號強度的高頻調制。光從光波傳播到目標并返回目標所花費的時間是根據信號之間的相移來計算的。發射和接收信號，”研究人員說。

使用共線發射的兩個不同波長(1320 nm和1450 nm)的激光束測量表面水分。它們被水吸收的程度不同，但非常特定。所測量信號的強度指示了隧道壁表面上的水分含量。“紅外光會被水強烈吸收，我們可以利用這種物理效應。我們使用兩個非常接近的波長，其中一個被強吸收，而另一個則不那么強。該差值使我們能夠計算出水分。”