Устройство и программное обеспечение мобильного лазерного сканера АПК «Сканпуть» Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УСТРОЙСТВО И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОБИЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНЕРА АПК «СКАНПУТЬ»

Алексей Александрович Деговцов

Сибирский государственный университет путей сообщения, 630049, Россия, г. Новосибирск-49, ул. Дуси Ковальчук, 191, аспирант кафедры инженерной геодезии, тел. 8-923-180-00-46, e-mail: deggraf@yandex.ru

В статье рассмотрено устройство аппаратно-программного комплекса «Сканпуть», взаимодействие его основных узлов, а также управляющее им программное обеспечение.

Ключевые слова: мобильное сканирование, двухмерный сканер, устройство, программное обеспечение.

DEVICE AND SOFTWARE MOBILE LASER SCANNER HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX «SCANWAY»

Alexey A. Degovcov

The Siberian state University of communications, 191 Dusi Kovalchuk, Novosibirsk 630049, Russia, graduate student, department of engineering geodesy, tel. 8-923-180-00-46, e-mail: deggraf@yandex.ru

In the article the device hardware-software complex «Scanway», its interaction of the basic hardware devices, and management software.

Key words: mobile scanning, two-dimensional scanner, device, software.

В Сибирском государственном университете путей сообщения (СГУПС) в 2010 году разработан аппаратно-программный комплекс «Сканпуть» (далее Комплекс) предназначенный для измерений геометрических параметров рельсовой колеи, координат, превышений, расстояний, ширины колеи, положения рельсовых нитей в плане (рихтовки) и в профиле (просадки), разбивки пикетажа, лазерного сканирования ЖД объектов, фото - и видео- отчета объектов съемки, получении продольного профиля ЖД путей, паспорта кривых и топо-плана. Выполнение всех этих определений и измерений осуществляется за счет синхронной работы различных аппаратно-программных устройств комплекса.

Комплекс представляет собой сборно-разборную ходовую портативную тележку из алюминиевого сплава, собранную на базе ходовой тележки АПК «Профиль». Конструкцией Комплекса предусмотрено эргономичное и функциональное размещение всех его измерительных узлов.

На одной из направляющих колесной базы, с помощью винтов с пружинами закреплено мерное колесо с датчиком пути. Устройство используется в комплексной схеме измерения расстояния, включающей одометр и спутниковую аппаратуру (ГНСС).

Внутри поперечной базы комплекса установлен датчик ширины колеи, который регистрирует изменения малой подвижной колесной базы.

На специальной платформе (см. рис. 1) закрепляемой винтовыми соединениями к несущей раме тележки установлен блок гироскопов, определяющий угловые параметры положения комплекса: а, В, у (азимут, продольный и поперечный угол). Под платформой устанавливаются две аккумуляторные батареи, позволяющие работать комплексу в течении 6-7 часов без подзарядки.

Аккумуляторные батареи Коммутационный блок

Рис. 1. Устройство АПК «Сканпуть»

Слева от блока гироскопов посредством специального крепления к несущей раме установлен коммутационный блок. Основной задачей блока является осуществление прямой и обратной связи между управляющим ноутбуком и аппаратными частями Комплекса, а также обеспечение электропитанием всех устройств.

На вехе между установленными блоками закрепляется подставка под управляющий ноутбук. С его помощью и специализированного программного обеспечения осуществляется управление Комплексом, контроль выполнения съемки и хранение всей получаемой информации поступающей с измерительных устройств.

В верхней части комплекса, на специальных наклонных платформах установлены два двухмерных лазерных сканера, позволяющие определять с помощью специального программного обеспечения пространственные координаты объектов съемки с точностью 10 мм.

Помимо сканеров в верхней части комплекса, для удобства наблюдения, закреплен экран пикетных расстояний и видеокамера.

В центре Комплекса закреплена веха, на которую навинчивается спутниковая антенна, а приемник спутниковой аппаратуры размещают на платформе, расположенной на ходовой тележке слева от вехи.

Таким образом, работа Комплекса осуществляется за счет запуска перед началом съемки всех необходимых аппаратных и программных средств. Запуск аппаратных устройств Комплекса выполняется частично с помощью программных средств установленных на ноутбуке и непосредственно вручную.

С помощью управляющего ноутбука осуществляется программное управление блоком гироскопов, сканерами и видеокамерой. Запуск спутниковой аппаратуры производится вручную в соответствии с инструкцией по ее применению.

Для запуска и настройки блока гироскопов, а также для приема и сохранения данных спутниковой аппаратуры, гироскопов, датчиков ширины колеи и расстояний разработана программа РгоШеРС. Интерфейс программы представлен на рис. 2. В программе перед началом измерений задаются масштабные коэффициенты для всех датчиков и гироскопов, а также настраиваются порты для приема данных от спутниковой аппаратуры. Масштабные коэффициенты для гироскопов определяются в лаборатории на специальном стенде «Сирк».

После задания всех параметров выполняется запуск измерений. В отдельном окне программы становится доступным просмотр текущих параметров измерений блоком гироскопов таких как пройденное расстояние, углы ориентации комплекса, ширина колеи, а также качество связи с навигационной аппаратурой.

АПК Профиль: измерение параметров пути]

Азимут=

ватта=

Уклон=

Ширина=

ИЗМЕРИТЕЛЬ: СОМ поит не найлен НАВИГАТОР: СОМ поот не найден

Рис. 2. Интерфейс программы РгоШеРС

Для настройки, контроля и запуска сканеров, а также для приема видеоданных с камеры разработана программа 8саппегБ1вра1;сЬег. Интерфейс программы представлен на рис. 3.

Scanner ID ScanerO Порт: СОМ28 Скорость: 50000 9canner status: Units Scan step о® О*

1.5км

1.25км

1км

750м

500м

250м

Scanner ID Scanerl H

Порт: COM29 Скорость: 50000C

Scanner status:

Units Scan step

У стройство: Syntek STK11 GO

Кодек: Microsoft Windows Media Video 9

Файл: test.avi

Прием данных Широта | Долгота |

Высота, м I

Порт: COM24 Скорость: 115200 Щ Число ельников |

Время

Число ошибок КС I

8. Scanner Scanerl: Failed to request scanner status. See log for details. 7. Scanner Scanerl: System.10.10 Exception: The port 'COM29' does not exist.ll at System. 10.Ports.lnteinalResouices.WinlOError(lnt32 errorCode, String strJE 6. Scanner Scanerl: TransmitCommand. Failed to open port COM29 at 500000 R rwnrk fln <=nnr The- nnit TflMW rln« nr* wi-rt rnmmsnt' Iniinn In rhaiw nnrt mUM tn mWM sf hanrl rsfp Fflflfinn . . Л at System. 10.Ports.SeiialStream..ctoi(String portNarr V

< >

Рис. 3. Интерфейс программы ScannerDispatcher

Программа позволяет настроить шаг, поле зрения и максимальную дальность сканирования, а также скорость передачи данных. Данная программа аналогично программе ProfilePC, отслеживает данные от спутниковой аппаратуры и в режиме съемки отображает текущие координаты в системе координат WGS-84. Вмонтированный модуль в программу ScannerDispatcher дает возможность управлять видеокамерой, задавать размер видеопотока и сохранять его в выбранную директорию на управляющем ноутбуке.

Таким образом, запуск и работа АПК «Сканпуть» производится путем последовательного запуска двух управляющих программ и навигационной аппаратуры.

Комплекс прошел метрологическую аттестацию и сертификацию, получено свидетельство об утверждении типа средств измерений RU.G27.007A №25716.

© А.А. Деговцов, 2013