Технические особенности мобильного лазерного сканера АПК «Сканпуть» Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 528.4

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МОБИЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНЕРА АПК «СКАНПУТЬ»

Андрей Викторович Антипов

Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, кандидат технических наук, доцент кафедры «Инженерная геодезия», тел. (913)899-77-44, e-mail: brothersa@mail.ru

Павел Михайлович Секачев

Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, ведущий инженер лаборатории «Диагностика дорожных одежд и земляного полотна», тел. (903)902-94-97, e-mail: sekachev.p@yandex.ru

В статье рассмотрены технические особенности реализации мобильного комплекса лазерного сканирования АПК «Сканпуть».

Ключевые слова: мобильное лазерное сканирование, технология сканирования, облако точек, геометрические параметры железной дороги.

TECHNICAL FEATURES OF MOBILE LASER SCANNER HSC «SKANPUT»

Andrey V. Antipov

Siberian Transport University, 630108, Russia, Novosibirsk, 191 D. Kovalchuk, PhD, assistant professor, department of Engineering Geodesy, tel. (913)899-77-44, e-mail: brothersa@mail.ru

Pavel M. Sekachev

Siberian Transport University, 630108, Russia, Novosibirsk, 191 D. Kovalchuk, senior engineer, «Road and road bed monitoring» laboratories, tel. (903)902-94-97, e-mail: sekachev.p@yandex.ru

The article describes the technical features of the implementation of a mobile laser scanner HSC «Skanput».

Key words: mobile laser scanning, scanning technology, cloud of points, geometric parameters of the railway.

В 2010 году в НИЛ «Диагностики дорожных одежд и земляного полотна» СГУПС был создан мобильный аппаратно-программный комплекс с системой лазерного сканирования «Сканпуть» (АПК «Сканпуть) [1, 2, 3]. Основной задачей данного комплекса является проведение проектно-изыскательских работ на объектах железнодорожного транспорта.

Помимо получения точечной модели железнодорожного полотна с помощью двух 2D лазерных сканеров комплекс «Сканпуть» обладает целым рядом уникальных технических возможностей.

1. Получение высокоточной цифровой модели пути (ВЦМП). На основе данных, получаемых от инерциальной системы, глобальной навигационной спутниковой системы, датчика ширины колеи и датчика пути, АПК «Сканпуть» формирует ВЦМП, которая содержит в себе данные о

пространственном положении оси пути а так же геометрические параметры железнодорожного полотна (уровень, шаблон, рихтовки и просадки). Погрешность определения пространственных координат оси пути в плане: менее 10 мм., по высоте: менее 15 мм. Погрешность определения геометрических параметров: 1мм [1].

2. Разбивка пикетажа в реальном времени. АПК «Скапуть» позволяет с высокой точностью (не менее 1/20000) разбивать пикетаж в реальном времени [3]. Высокая точность достигается благодаря специальному алгоритму обработки данных от инерциальной системы, глобальной навигационной спутниковой системы и датчика пути.

Дополнительно, для облегчения работы оператора, АПК «Сканпуть» обеспечивает автоматическое нанесение графических отметок пикетов на внутреннюю сторону рельса.

3. Видеофиксация железнодорожного пути [3]. Для уточнения данных точечной модели при постобработке комплекс «Сканпуть» оборудован системой постоянной видеофиксации с широкоугольным объективом. Весь процесс работы комплекса записывается в специальном видеоформате, который позволяет просматривать видеоизображение и осуществлять поиск по видеоряду с привязкой как по пройденному пикетажу, так и по координатам заданной системы координат.

4. Автономная работа комплекса от инерциальной системы. Комплекс «Сканпуть» позволяет производить работы при условиях плохого ОКББ сигнала (мосты с железными фермами) или при полном его отсутствии (тоннели и закрытые помещения). В данном режиме перемещение комплекса отслеживается с помощью инерциальной системы. Все измерения производятся относительно точки начала работ. Время автономной работы комплекса ограничено точностью инерциальной системы и составляет не более 30 минут. При проведении длительных работ участок разбивают на более мелкие составные части.

5. Система визуального контроля и оповещения о статусе работы комплекса. Особое внимание уделено контролю за состоянием работы комплекса. Нарушение работы любого составного элемента АПК «Сканпуть» может привести к ошибкам в измерениях. Для того чтобы оператор в момент проведения работ был уверен в корректной работе системы, на рабочем мониторе отображается общая система сигнализации. Если сигнал зеленого цвета - все системы работают в нормальном режиме, если красного - один или несколько компонентов комплекса работает неверно. В таком случае работу следует немедленно прекратить до устранения неполадок.

Принимая во внимание все основные технические возможности данного комплекса можно отметить, что в некоторых случаях целесообразно применение АПК «Сканпуть» даже без системы лазерного сканирования. Так как комплекс представляет из себя очень мощное измерительное средство и без системы лазерного сканирования. Проведение такого рода проектно-изыскательских работ может быть обосновано, когда применение комплекса в полной комплектации избыточно (нет необходимости в получении

точечной модели пути) или неактуально (при наличии густого растительного покрова или снежного покрова).

В заключение можно отметить, что АПК «Сканпуть» является прекрасным инструментом для проведения проектно-изыскательских работ железнодорожного пути с широким набором дополнительных технических возможностей. Комплекс АПК «Сканпуть» является сертифицированным средством измерения и позволяет проводить основной комплекс проектно-изыскательских работ железнодорожного пути.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Секачев П. М. Разработка мобильных лазерных сканеров на примере АПК «Сканпуть» // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012: сб. матер. VIII междунар. научн. конгр. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия», 10-20 апреля 2012 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2012. - Т. 3. - С. 102-107.

2. Деговцов А. А. Технология мобильного лазерного сканирования для выполнения проектно-изыскательских работ // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. УШ Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 3. - С. 140-145.

3. Деговцов А.А. Устройство и программное обеспечение мобильного лазерного сканера АПК «Сканпуть» [Текст] / А.А. Деговцов // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 3. - С. 124-128.

© А. В. Антипов, П. М. Секачев, 2014