世界上最快的激光扫描仪

诸如交通网络之类的关键基础设施是现代社会的生命线。极端天气事件可能会损坏铁轨，道路，隧道和桥梁。弗劳恩霍夫物理测量技术研究所(IPM)开发了一种新颖的3-D激光扫描仪，可用于密切监视运输基础设施并及时计划维护工作。多光谱传感器系统可以在单个检查过程中测量物体的表面结构以及表面水分。

冬季风暴，暴雨和洪水会严重破坏铁路网络和道路。检测路面，隧道墙和其他重要基础设施中的裂缝和其他缺陷至关重要。为此，一种方法是使用带有非接触式高精度移动激光扫描仪的测量车辆，该扫描仪可以在三个维度上绘制周围的环境。来自弗赖堡的Fraunhofer IPM的研究人员开发了一种隧道检查系统(TIS)，该系统可用于两种不同的激光波长。除了捕获隧道，桥梁或其他结构的几何形状外，该系统还因其独特的测量表面湿度的能力而引人注目。TIS可以确定隧道的内墙是干燥还是潮湿，例如，从而提供有关隧道结构健康的重要线索。与基于摄像头的方法不同，TIS还可在不利的光照条件下工作。除隧道外，扫描仪还可以评估公路和​​铁路的结构健康状况。它产生的地理参考3-D数据可以自动评估。

TIS可以检测到只有几毫米的缺陷。Fraunhofer IPM的科学家Alexander Reiterer教授说：“扫描仪安装在测量车辆上，以每小时80公里的速度扫描结构，测量其整体几何形状，并在随后的检查过程中，对这种几何形状的任何变化进行测量。” 。该系统每秒捕获200万个测量点-换句话说，测量束每秒覆盖200万次TIS和它正在测量的对象(例如墙壁)之间的距离。使用旋转镜将测量光束在360度半径内每秒偏转200次，以确保覆盖被检查物体。这使其成为世界上同类产品中最快的扫描仪。它可以测量的最大距离为80米，这足以满足其目的。扫描过程的结果是点云形式的环境3-D模型。TIS设计为即使在恶劣条件下也可以工作，对热和冷具有极好的耐受性，并且可以在-50摄氏度至+50摄氏度的温度下工作。

激光扫描仪通常根据飞行时间测量原理工作。换句话说，它们测量光从发射器传播到物体再返回到检测器所需的时间，并根据光速计算距离。TIS通过使用更复杂的相移方法采用了不同的方法：“这涉及到发射信号强度的高频调制。光从光波传播到目标并返回目标所花费的时间是根据信号之间的相移来计算的。发射和接收信号，”研究人员说。

使用共线发射的两个不同波长(1320 nm和1450 nm)的激光束测量表面水分。它们被水吸收的程度不同，但非常特定。所测量信号的强度指示了隧道壁表面上的水分含量。“红外光会被水强烈吸收，我们可以利用这种物理效应。我们使用两个非常接近的波长，其中一个被强吸收，而另一个则不那么强。该差值使我们能够计算出水分。”