Phân tích 3 giải pháp laser scanning phổ biến nhất hiện nay

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, các phương pháp đo đạc truyền thống đang dần bộc lộ những hạn chế về tốc độ, độ chính xác và tính toàn diện của dữ liệu. Để đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của các ngành xây dựng, công nghiệp,… một công nghệ đột phá đã ra đời và thay đổi hoàn toàn cuộc chơi: Laser Scanning. Bài phân tích 3 giải pháp laser scanning  chuyên sâu này từ Trắc Địa Sao Việt sẽ là kim chỉ nam, giúp bạn hiểu rõ từ A-Z về công nghệ đầy tiềm năng này.

Tìm hiểu về công nghệ Laser scanning

Định nghĩa

Laser Scanning 3D (hay Quét Laser 3D) là một công nghệ đo đạc không tiếp xúc, sử dụng tia laser để thu thập dữ liệu về hình dạng, vị trí của các đối tượng hoặc môi trường xung quanh. Thiết bị sẽ phát ra hàng triệu tia laser theo mọi hướng, ghi nhận tọa độ (X, Y, Z) của mỗi điểm mà nó chạm tới, từ đó tạo ra một tập hợp dữ liệu khổng lồ được gọi là “đám mây điểm” (Point Cloud).

Nguyên lý hoạt động 

Máy quét laser 3D hoạt động dựa trên nguyên lý “Time-of-Flight” (Thời gian bay).

• Máy phát ra một xung laser đến bề mặt đối tượng.
• Xung laser phản xạ lại và được cảm biến của máy ghi nhận.
• Máy tính toán khoảng cách dựa trên thời gian di chuyển của xung laser (thời gian từ lúc phát đi đến lúc nhận về).
• Kết hợp với góc quay chính xác của máy, tọa độ 3D của điểm đó được xác định.

Quá trình này được lặp lại hàng triệu lần mỗi giây, tạo ra một đám mây điểm dày đặc, mô tả chi tiết bề mặt của đối tượng được quét.

>>>Xem thêm: Máy cân bằng laser

Công nghệ Laser Scanning 3D ghi lại hàng triệu điểm dữ liệu để tái tạo không gian 3 chiều

Dữ liệu đầu ra: Đám mây điểm (Point Cloud) – “Bản sao số” của thế giới thực

Đám mây điểm là sản phẩm thô nhưng vô cùng giá trị của quá trình quét. Nó là một tập hợp hàng triệu, thậm chí hàng tỷ điểm dữ liệu trong không gian 3 chiều. Từ đám mây điểm này, các kỹ sư có thể xử lý, làm sạch và phát triển thành các sản phẩm cuối cùng như:

• Mô hình 3D thực tế (As-built 3D models).
• Bản vẽ 2D (mặt bằng, mặt cắt, mặt đứng).
• Mô hình thông tin xây dựng (BIM).
• Các video fly-through, mô phỏng thực tế ảo (VR).

Ưu điểm vượt trội của giải pháo Laser scanning

So với các phương pháp đo thủ công hay quang học truyền thống, giải pháp laser scanning mang lại những lợi ích không thể phủ nhận.

• Độ chính xác tuyệt đối: Công nghệ này cho phép đo đạc với sai số cực nhỏ, thường chỉ vài milimet, lý tưởng cho các công việc đòi hỏi chi tiết kỹ thuật cao.
• Tốc độ thu thập dữ liệu cực nhanh: Thay vì mất hàng tuần để đo đạc một công trình phức tạp, máy quét laser 3D có thể hoàn thành chỉ trong vài giờ. Điều này giúp tiết kiệm đáng kể thời gian, chi phí nhân công và đẩy nhanh tiến độ dự án.
• An toàn cho kỹ thuật viên: Kỹ sư có thể đứng ở một vị trí an toàn để quét các khu vực nguy hiểm, khó tiếp cận như đường cao tốc, nhà máy đang vận hành, kết cấu cao tầng hoặc hiện trường sạt lở.
• Dữ liệu toàn diện và chi tiết: Máy quét ghi lại tất cả mọi thứ trong tầm nhìn của nó, tạo ra một bộ dữ liệu đầy đủ. Điều này loại bỏ nguy cơ bỏ sót thông tin, giảm thiểu việc phải quay lại hiện trường để đo đạc bổ sung.

Các giải pháp Laser Scanning phổ biến

Công nghệ Laser Scanning được chia thành ba phương pháp chính, mỗi phương pháp được tối ưu hóa cho những ứng dụng và quy mô khác nhau.

Quét Laser mặt đất

Quét Laser mặt đất (Terrestrial Laser Scanning – TLS) là phương pháp thu thập dữ liệu 3D bằng cách sử dụng các thiết bị quét được đặt cố định tại hiện trường. Đây là lựa chọn hàng đầu cho các dự án đòi hỏi độ chính xác và mật độ điểm dữ liệu cao nhất, đặc biệt là trong khảo sát công trình kiến trúc, nhà máy công nghiệp và các khu vực có diện tích vừa phải.

Đặc điểm chính:

• Độ chính xác và phân giải vượt trội: TLS cung cấp đám mây điểm với sai số cực nhỏ, lý tưởng để tái tạo các chi tiết kiến trúc phức tạp hoặc giám sát biến dạng kết cấu.
• Thu thập dữ liệu an toàn: Cho phép đo đạc từ xa, giữ an toàn cho kỹ sư khi làm việc tại các khu vực nguy hiểm, khó tiếp cận.
• Tính toàn vẹn của dữ liệu: Nhiều thiết bị TLS tích hợp camera màu, tạo ra các mô hình 3D thực tế ảo (digital twin) trực quan và giàu thông tin.

Ứng dụng:

• Kiến trúc & xây dựng: Lập hồ sơ hoàn công, tạo mô hình thông tin xây dựng (BIM), kiểm tra biến dạng kết cấu.
• Công nghiệp & nhà máy: Số hóa layout nhà xưởng, hệ thống đường ống để phục vụ công tác bảo trì, nâng cấp.
• Bảo tồn di sản: Tạo bản sao số của các di tích lịch sử, kiến trúc cổ để phục vụ công tác trùng tu và nghiên cứu.
• Khai khoáng: Tính toán chính xác khối lượng đào đắp, giám sát ổn định vách mỏ.

Các dòng máy phổ biến: Trimble X7/X9, Leica ScanStation P-Series, Topcon GLS-2200.

Giải pháp laser scanning cầm tay

Giải pháp này mang đến sự cơ động tối đa, cho phép người dùng di chuyển tự do trong khi quét. Máy quét laser cầm tay là công cụ lý tưởng cho việc số hóa các vật thể phức tạp, các chi tiết máy hoặc khảo sát không gian hẹp mà các thiết bị tĩnh khó tiếp cận.

Đặc điểm chính:

• Linh hoạt vượt trội: Dễ dàng di chuyển xung quanh vật thể, tiếp cận mọi góc khuất để đảm bảo không bỏ sót chi tiết.
• Nhanh chóng và tiện lợi: Quá trình thiết lập và thu thập dữ liệu diễn ra tức thì, phù hợp cho các công việc cần phản ứng nhanh.
• Độ chi tiết ấn tượng: Cung cấp độ phân giải cao cho các vật thể có kích thước từ nhỏ đến trung bình.

Ứng dụng 

• Thiết kế ngược & Kiểm tra chất lượng (QC): Quét các chi tiết cơ khí để tạo lại mô hình CAD hoặc so sánh với thiết kế gốc.
• Y tế & Nha khoa: Số hóa các bộ phận cơ thể để tạo ra các sản phẩm y tế cá nhân hóa (chân tay giả, niềng răng).
• Nghệ thuật & Bảo tàng: Ghi lại hình dạng 3D của các tác phẩm điêu khắc, cổ vật một cách nhanh chóng và an toàn.

Giải pháp laser scanning di động 

Hệ thống quét laser di động ((Mobile Mapping System – MMS) tích hợp máy quét, cảm biến định vị (GNSS, IMU) và camera lên một phương tiện di chuyển (ô tô, tàu hỏa,… ). Giải pháp này được thiết kế để thu thập dữ liệu 3D trên quy mô lớn và các tuyến hành lang dài một cách cực kỳ nhanh chóng.

Đặc điểm chính:

• Tốc độ và hiệu suất tối đa: Có khả năng khảo sát hàng trăm kilômét mỗi ngày, giảm đáng kể thời gian và chi phí cho các dự án quy mô lớn.
• Phạm vi bao phủ rộng lớn: Là giải pháp hoàn hảo cho việc lập bản đồ hành lang giao thông, khu đô thị, hoặc các khu vực rộng lớn.
• Dữ liệu đa dạng: Đồng thời thu thập đám mây điểm 3D và hình ảnh toàn cảnh 360°, cung cấp bối cảnh trực quan cho dữ liệu không gian.

Ứng dụng:

• Quản lý hạ tầng giao thông: Lập bản đồ hiện trạng đường bộ, đường sắt, cầu cống và các tài sản liên quan.
• Quy hoạch đô thị & Thành phố thông minh: Tạo mô hình 3D của toàn bộ thành phố để phục vụ quản lý, quy hoạch và mô phỏng.
• Khảo sát môi trường: Lập bản đồ địa hình trên diện rộng, giám sát đường bờ biển hoặc các khu vực sạt lở.

Các dòng máy phổ biến: Trimble MX-Series (MX7, MX9, MX50).

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA SAO VIỆT

• Địa chỉ: Số nhà B20 ngõ 252 Lương Thế Vinh, phường Trung Văn, quận Nam Từ Liêm, TP. Hà Nội
• Hotline: 0912 339 513
• Website: https://maytracdiasaoviet.vn/