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手摇式 3D 扫描仪,扫描比萨斜塔

2024-11-02 213

以往,不论是要测绘丈量古迹,以便建模或修整重建,或是犯罪现场测绘,都得耗费大量人力,在科幻游戏中,科幻扫描仪只要发射雷达波,就能一次把整个空间的立体状态都扫描起来,那可方便多了,真实世界也能发明这样的工具吗?

有是有,但是往往要搬来相当笨重的大型激光扫描机具,或是还需利用 GPS 定位,澳洲科学与工业研究组织(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO)却推出一种手持式的轻便激光扫描仪 Zebedee,只要边走边摇就能轻松扫描整栋建筑物。

Zebedee 的构造是一个手持杆上,以弹簧连接激光扫描头,使用时,激光扫描头会前后晃来晃去,简直像儿童玩具一样,这样的装置真的能实用吗?可别小看它,Zebedee 采用的激光扫描头是来自日本北阳电机的 UTM-30LX 2D 激光扫描器,以光雷达(LiDAR)的原理定位空间中的距离,扫描头装在弹簧上前后摆荡,让原本是 2D 激光扫描器的扫描头能扫描 3D 空间,扫描范围达 30 米,每秒扫描 4 万个点。

Zebedee 以空间本身来定位,所以并不需要 GPS,扫描头一边晃动,专用软件能即时解算出扫描头的位置,以及定位扫描到的点。身为手持式装置的特殊优势是,空间中如果有死角,可以把 Zebedee 伸到里头去,这是固定式的装置难以做到的,而便于携带更使得 Zebedee 能深入荒山野地,3D 扫描如自然洞穴、地下矿坑等一般装置难以抵达的地方。

由此可知,Zebedee 虽然看起来像玩具、携带方便,但却是空间扫描的利器,这也难怪它会得到 2013 年澳洲博物馆(Australian Museum)尤里卡奖(Eureka Prizes),这个奖项有“澳洲科学界奥斯卡奖”之称,也得到了澳洲资讯通信科技大奖 iAwards 的研发奖项。

Zebedee 扫描意大利比萨斜塔

CSIRO 带着 Zebedee 来到了意大利著名的比萨斜塔,走进去边走边摇个 20 分钟,就把比萨斜塔的内部结构扫描完成。

意大利科学家认为这次的扫描资料很重要,因为斜塔很脆弱,内部结构又很复杂,以往对它的内部结构并不完全了解,有了这次的扫描资料,若未来比萨斜塔受地震等天灾损毁时,就能依此重建。

台湾有相当多古迹岌岌可危,或许应该弄来一台 ZEB1 扫描仪,趁它们完全损毁前好好的扫描一下。除了扫描比萨斜塔这样的古迹维护工作以外,Zebedee 也已经由英国企业 3D Laser Mapping 商用化为 ZEB1 扫描仪,应用在工厂内部空间分析、森林调查、矿坑内部定位、消防救护第一时间勘定现场,以及安全警戒等等用途。

(Photo Credit: CSIRO)

 

  • Leaning Tower of Pisa 3D-mapped with handheld laser
  • 3D mapping is a ‘Pisa’ cake for Aussie scientists
2019-03-25 15:31:00

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