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自然地形、大規模構造物を測定する
3Dスキャナ・システム(MAD3D)仕様

目次:


MAD3D システム仕様

レーザレーダ(オーストリアのRIEGL Laser Measurement Systems GmbH)+当社が開発した自動経緯台と制御装置測定アルゴリズムデータ処理ソフト豊富な実地実験→を組み合わせてシステム化したものです。

ハードウェア仕様

測定距離 対象地点に人が行く必要が無い遠隔測定、反射鏡を設置すれば10km以上
2m-600m 森林の中まで見とおせるモード(ラストパルス・モード)
2m-2500m 長距離モード 
距離精度 レーザヘッドの機種により異なり測定時間とトレード2.5cm-20cm 距離に無関係
角度精度 0.01度 (視線垂直方向に約17cm@1000m) 注:経緯台の最低設定角度
測定時間 1〜2点/秒
1次元スキャン(ある角度範囲を100点)は、100点で500秒(約8分)
2次元スキャン(ある角度範囲を100×100点)では、1万点で5000秒、約1時間半
  いずれも得られるデータは3次元データです
可搬性 15kg未満の2梱包、2人で2時間までの徒歩持込による測定が可能
3人いれば発電機(4kg)と山中宿泊の用意ができ2,3日の測定ができます
システム構成 レーザーヘッドは対象に応じて選択
特徴 超長距離
型名 LPM98-2K
距離 2500m
PIC00002.JPG 特徴 長距離
型名 LD90-31K
距離 1500m
PIC00003.JPG 特徴 ポリゴンミラー回転型
3D高速スキャナ
型名 LMS-Z210
距離 300m
PIC00001.JPG 特徴 中距離
型名 FG21-HA
距離 1000m
測定モード多種
レーザヘッド以外のシステム構成部
品名 kg 説明
PC 1 4 ノートパソコン・予備バッテリーを含んで4時間稼動
自動制御経緯台 1 6 LD90-31K、FG-21HAはALTAZ経緯台を使用します
バッテリー 2 4 12V-8AH シールドバッテリー(4時間)
発電機 1 4 2時間以上の運用が予定されるときは予備に発電機を持ちこみます
その他 1 5 ケーブル、カメラ、ガソリン、雨具、安全関係(ヘルメット、三角標識)
安全性  レーザのヨーロッパ規格ではピークエネルギーの面からClass3Bとなっていますが、連続照射ではなく非常に短いパルス(約10n秒)を使うので平均エネルギーは微小で前面に立っても問題はありません。
 さらにレーザビームの直径(φ3cm)と人の瞳孔(φ8mm)の面積比率も大きく、この両面から事実上はまったく安全です。(例:LD90-31K パルス巾17.5nsec 平均出力 575uW 波長905nm ビーム径3cm)

ソフトウェア部の仕様

測定アルゴリズム 矩形、ライン(縦、横、斜め)、最適化(高速)アルゴリズム河川横断面、河川経路、連続繰り返し
データ構造 1ファイルに複数プレーン(フレーム)を収録、プレーン内の点は(range, φ, θ,amplitude=反射強度)
事後データ処理
CADデータ 測定対象地形、構造物全体をモデル化してDXF形式や公開された我々の形式で提供
合成 大きな対象や1地点から見とおせない対象も複数地点の測定から合成します
データブロック間の合成精度→1500m離れた大きな地形で50cm程度(2000年11月時点)
データブロック内の相対精度→20cm程度で
地形変動 時間をあけた複数測定から地形変動の追跡も可能(継続実検中)
特徴抽出 航空写真などより直接的なデータが得られるので、断層、岩質などの特徴分析ができるように見える(大鹿村のマイロナイト層が上下の花崗岩層より分離)ので現在研究中

個別仕様

レーザーレーダ 仕様

機種 距離(m)
80%反射
精度
(cm)
ビーム巾
mmラジアン
ビーム直径 毎秒の
データ数
その他
LPM98-2K 2500 2.5 1.2 1.8m/1.5km 1-10 長距離型+高速経緯台
LD90-31K 1500 20 1.8 1.4m/800m 0.5-10 長距離型 ALTAZ経緯台
FG-21HA 1000 5 2.0 1.0m/500m 1-10 中距離・多機能型 ALTAZ経緯台
LMS-Z210 350 2.5 3.5 0.5m/200m 100-10k 短距離 高速・回転ミラー型
共通仕様
レーザー波長 0.9μm 近赤外(見えません)
安全規格 Class3B ただし平均エネルギーは0.5mW-1mW、レーザポインタより弱く実質安全

自動経緯台 仕様

機種 φ θ 度/秒 最低設定角度(度) その他
ALTAZ2 360 +60 -60 5 0.010 数理設計研究所 経緯台型
ALTAZ2A 360 360 5 0.010 数理設計研究所 赤道儀を横倒し形、垂直面全周観測
PTM98 360 +135 -60 36 0.009 リーグル 高速 経緯台型 で LPM98-2 専用

おまけの写真

pia00003.JPG ALTAZ2 コントローラユニット
 1チップCPUによりパソコンからモーターの移動量を指示して経緯台を制御する。 動作時は12V2Aだが、1秒たつと省電力モードになりほとんど電力を要しない。
pia00004.JPGpia00005.JPGpia00008.JPGpia00007.JPG 赤道儀型の自動経緯台にFG-21HAを積載した状態。ほぼ全天をカバーする。
pia00011.JPGpia00013.JPGpia00012.JPG 経緯台型に載せたFG-21HA。上の装置とは対象によって使い分けるが似たようなもの。仰角は50度ぐらいしか動かせないが、たいていの山地では問題無い。実際はオペレータの趣味で選択している。
pia00014.JPGpia00016.JPGpia00017.JPG 運搬状態にしたレーザレーダと自動経緯台。 15kgの2梱包となる。
pia00018.JPGpia00019.JPGPIC00004.JPGPIC00005.JPGPIC00006.JPG
左端は経緯台、二つ目は高速スキャナ、背負子、バッテリーは数種あるが12V8AH2つを標準にしている。
発電機は5kgの超軽量(やかましい2サイクル)2リットルで4時間ほど動く、富士ロビンが中国向けに製造したもの。

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