omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2025-195-85-94UPJTZUomna-214Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGУсовершенствование конструкции электропривода лазерных сканеров на основе анализа особенностей применения сканирующих устройств в строительной отраслиImprovement of optimization of the drive design for laser scanners based on the analysis of characteristics of scanning devices in construction industryhttps://orcid.org/0009-0008-7287-4811ТурыбринА. Ю.TurybrinA. Yu.

ТУРЫБРИН Артем Юрьевич, аспирант кафедры «Электрическая техника»; ведущий инженер

AuthorID (РИНЦ): 1234858

ResearcherID: KBC-9069-2024

г. Омск

TURYBRIN Artem Yuryevich, Postgraduate at the Electrical Engineering Department; Leading Engineer

AuthorID (RSCI): 1234858

ResearcherID: KBC-9069-2024

Omsk

art-turibrin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0604-3795БубновА. В.BubnovA. V.

БУБНОВ Алексей Владимирович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Электрическая техника»

AuthorID (РИНЦ): 250020

ResearcherID: A-6669-2015

г. Омск

BUBNOV Aleksey Vladimirovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Electrical Engineering Department

AuthorID (RSCI): 250020

ResearcherID: A-6669-2015

Omsk

bubnov-av@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8470-9823ЧетверикА. Н.ChetverikA. N.

ЧЕТВЕРИК Алина Наилевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрическая техника»

AuthorID (РИНЦ): 688459

AuthorID (SCOPUS): 7004195241

ResearcherID: O-4913-2017

г. Омск

CHETVERIK Alina Nailevna, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Electrical Engineering Department

AuthorID (RSCI): 688459

AuthorID (SCOPUS): 7004195241

ResearcherID: O-4913-2017

Omsk

anchetverik@omgtu.ruОмский государственный технический университет; ООО «Транснефть Надзор» ОП «Омское УСК»РоссияOmsk State Technical University; LLC “Transneft Nadzor” Omsk Separate divisionRussian FederationОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202530092025038594Copyright © Турыбрин А.Ю., Бубнов А.В., Четверик А.Н., 20252025Турыбрин А.Ю., Бубнов А.В., Четверик А.Н.Turybrin A.Y., Bubnov A.V., Chetverik A.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/214

Лазерное сканирование представляет собой перспективный метод контроля в строительстве, обеспечивающий высокую точность и скорость измерений. Наземное лазерное сканирование является одним из ключевых инструментов в рамках BIM-технологий, обеспечивая получение точных данных о размере, положении и отклонении объектов. В статье анализируются различные сферы применения наземного лазерного сканирования в строительстве и определяются приоритетные требования к техническим характеристикам оборудования. Отмечается важная роль системы электропривода в обеспечении высокой угловой точности сканирования. Проводится анализ существующих систем лазерного сканирования, технических особенностей применяемых конструкций электропривода, обеспечивающих высокую угловую точность, и определяются основные направления дальнейшего совершенствования систем привода. Рассматривается возможность применения систем управления электроприводом на основе фазовой автоподстройки частоты вращения для снижения затрат на сканирование без снижения угловой точности через оптимизацию конструкции электропривода. Уточняется, как усовершенствование электроприводов может способствовать более широкому применению наземного лазерного сканирования в строительстве.

A laser scanning is a promising method of control in construction, providing high accuracy and speed of measurements. Terrestrial laser scanning is one of the key tools within the framework of Building Information Modeling technology, enabling the acquisition of precise data regarding the size, position, and deviation of objects. The article analyzes various areas of application of terrestrial laser scanning in construction and determines priority requirements for the technical specifications of the equipment. The significant role of the drive system in ensuring high angular accuracy of scanning is emphasized. An analysis of existing laser scanning systems is conducted, focusing on the technical features of drive designs that ensure high angular precision, and the main directions for further improvement of drive systems are determined. The possibility of applying electric drive control systems based on Phase-Locked Loop technology to reduce scanning costs without reducing angular accuracy through the optimization of electric drive design is considered. It is clarified how the improvement of electric drives can facilitate the wider application of terrestrial laser scanning in construction.

ФАПЧВэлектроприводназемное лазерное сканированиеBIM-технологииугловая точностьэнкодерфрикционная муфтастроительный контроль.PLLelectric driveterrestrial laser scanningBIM technologiesangular accuracyencoderfriction couplingconstruction control.ReferencesСередович В. А., Комиссаров А. В., Комиссаров Д. В., Широкова Т. А. Наземное лазерное сканирование. Новосибирск: Изд-во СГГА, 2009. 261 с.Seredovich V. A., Komissarov A. V., Komissarov D. V., Shirokova T. A. Nazemnoye lazernoye skanirovaniye [Terrestrial laser scanning]. Novosibirsk, 2009. 261 p. (In Russ.).Хахулина Н. Б., Нестеренко И. В. Возможности технологий лазерного сканирования для получения геопространственных данных // Модели и технологии природообустройства (региональный аспект). 2018. № 1 (6). С. 141–149. EDN: VLYHYA.Khakhulina N. B., Nesterenko I. V. Vozmozhnosti tekhnologiy lazernogo skanirovaniya dlya polucheniya geoprostranstvennykh dannykh [Possibilities of laser scanning technologies for obtaining geophysical data]. Modeli i tekhnologii prirodoobustroystva (regional’nyy aspekt). Models and Technologies Environmental Engineering (Regional Aspect). 2018. No. 1 (6). P. 141–149. EDN: VLYHYA. (In Russ.).Вареник К. А., Вареник А. С., Храмов Д. Д., Чамеев А. С. Создание цифровой информационной модели Георгиевского собора Юрьева монастыря на основе результатов лазерного сканирования и фотограмметрии // Перспективы науки. 2023. № 4 (163). С. 80–86. EDN: AIMLVR.Varenik K. A., Varenik A. S., Khramov D. D., Chameyev A. S. Sozdaniye tsifrovoy informatsionnoy modeli Georgiyevskogo sobora Yur’yeva monastyrya na osnove rezul’tatov lazernogo skanirovaniya i fotogrammetrii [Creation of digital models of St. George's cathedral of the Yuryev monastery using the results of laser scanning and photogrammetry]. Perspektivy nauki. Science Prospects. 2023. No. 4 (163). P. 80–86. EDN: AIMLVR. (In Russ.).Шамарина А. А. Сравнительная оценка результатов наземного лазерного сканирования с данными традиционного обследования на примере объекта историко-культурного наследия Доходный дом М. М. Барановой в г. Перми // Инновации и инвестиции. 2023. № 5. С. 537–541. EDN: ZWVZPP.Shamarina A. A. Sravnitel’naya otsenka rezul’tatov nazemnogo lazernogo skanirovaniya s dannymi traditsionnogo obsledovaniya na primere ob”yekta istoriko-kul’turnogo naslediya Dokhodnyy dom M. M. Baranovoy v g. Permi [Comparative assessment of ground laser scanning results with traditional survey data on the example of a historical and cultural heritage object M. M. Baranova apartment house in Perm]. Innovatsii i investitsii. Innovation and Investment. 2023. No. 5. P. 537–541. EDN: ZWVZPP. (In Russ.).Шарафутдинова А. А., Брынь М. Я. Опыт применения наземного лазерного сканирования и информационного моделирования для управления инженерными данными в течение жизненного цикла промышленного объекта // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2021. Т. 26, № 1. С. 57–67. DOI: 10.33764/2411-1759-2021-26-1-57-67. EDN: UONPQL.Sharafutdinova A. A., Bryn M. Ya. Opyt primeneniya nazemnogo lazernogo skanirovaniya i informatsionnogo modelirovaniya dlya upravleniya inzhenernymi dannymi v techeniye zhiznennogo tsikla promyshlennogo ob”yekta [The experience in using laser scanning and building information modeling for engineering data management during the life cycle of an industrial object]. Vestnik SGUGiT (Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta geosistem i tekhnologiy). Vestnik of the Siberian State University of Geosystems and Technologies (SSUGT). 2021. Vol. 26, no. 1. P. 57–67. DOI: 10.33764/2411-1759-2021-26-1-57-67. EDN: UONPQL. (In Russ.).Комиссаров А. В., Ремизов А. В. Методика использования BIM-технологий и лазерного сканирования для реконструкции и модернизации объектов // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2022. Т. 27, № 2. С. 115–124. DOI: 10.33764/2411-1759-2022-27-2-115-124. EDN: NHUFEV.Komissarov A. V., Remizov A. V. Metodika ispol’zovaniya BIM-tekhnologiy i lazernogo skanirovaniya dlya rekonstruktsii i modernizatsii ob”yektov [Application bim-technologies and laser scanning for reconstruction and modernization of objects]. Vestnik SGUGiT (Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta geosistem i tekhnologiy). Vestnik of the Siberian State University of Geosystems and Technologies (SSUGT). 2022. Vol. 27, no. 2. P. 115–124. DOI: 10.33764/2411-1759-2022-27-2-115-124. EDN: NHUFEV. (In Russ.).Богданов А. Н., Листратов Я. А. Строительный контроль методом наземного лазерного сканирования // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. № 4 (50). С. 401–409. EDN: BRIRDS.Bogdanov A. N., Listratov Ya. A. Stroitel’nyy kontrol’ metodom nazemnogo lazernogo skanirovaniya [Construction control by ground laser scanning]. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel’nogo universiteta. News of the Kazan State University of Architecture and Engineering. 2019. No. 4 (50). P. 401–409. EDN: BRIRDS. (In Russ.).Могучев С. Б. Строительный контроль с использованием облака точек и информационной модели здания // Инженерный вестник Дона. 2022. № 6 (90). С. 580–589. EDN: AORUME.Moguchev S. B. Stroitel’nyy kontrol’ s ispol’zovaniyem oblaka tochek i informatsionnoy modeli zdaniya [Building control using point cloud and building information model]. Inzhenernyy vestnik Dona. Engineering Journal of Don. 2022. No. 6 (90). P. 580–589. EDN: AORUME. (In Russ.).3D laser scanning Leica. Leica Geosystems. URL: https://leica-geosystems.com/ru/products/laser-scanners/scanners (accessed: 02.03.2025).D laser scanning Leica. Leica Geosystems. URL: https://leica-geosystems.com/ru/products/laser-scanners/scanners (accessed: 02.03.2025).Terrestrial 3D laser scanning and imaging systems. Trimble Inc. URL: https://geospatial.trimble.com/en/products/hardware/laser-scanning (accessed: 02.03.2025).Terrestrial 3D laser scanning and imaging systems. Trimble Inc. URL: https://geospatial.trimble.com/en/products/hardware/laser-scanning (accessed: 02.03.2025).FARO Focus Laser Scanning Solution. FARO. URL: https://www.faro.com/en/Products/Hardware/Focus-Laser-Scanners (accessed: 02.03.2025).FARO Focus Laser Scanning Solution. FARO. URL: https://www.faro.com/en/Products/Hardware/Focus-Laser-Scanners (accessed: 02.03.2025).Laser Scanners TOPCON. Topcon Corp. URL: https://mytopcon.topconpositioning.com/na/support/products/5255 (accessed: 02.03.2025).Laser Scanners TOPCON. Topcon Corp. URL: https://mytopcon.topconpositioning.com/na/support/products/5255 (accessed: 02.03.2025).Terrestrial 3D laser scanner Z+F. Zoller + Fröhlich GmbH. URL: https://www.zofre.de/en/laser-scanners/3d-laser-scanner (accessed: 02.03.2025).Terrestrial 3D laser scanner Z+F. Zoller + Fröhlich GmbH. URL: https://www.zofre.de/en/laser-scanners/3d-laser-scanner (accessed: 02.03.2025).Kramer A., Ossig M., Becker R. Method of obtaining a reference correction value for an index mark of an angular encoder. US Patent 9,759,583; filed April 29th, 2015; published September 12th, 2017.Kramer A., Ossig M., Becker R. Method of obtaining a reference correction value for an index mark of an angular encoder. US Patent 9,759,583; filed April 29th, 2015; published September 12th, 2017.Müller B., Schmitt T. L., Herbst C., Wachter H. M. Drive system in a geodetic measurement instrument. US Patent 2021/0055104; filed August 20th, 2020; published February 25th, 2021.Müller B., Schmitt T. L., Herbst C., Wachter H. M. Drive system in a geodetic measurement instrument. US Patent 2021/0055104; filed August 20th, 2020; published February 25th, 2021.Csencsics E., Schitter G. Design of a phase-lockedloop-based control scheme for Lissajous-trajectory scanning of fast steering mirrors. 2017 American Control Conf. (ACC). 2017. P. 1568–1573. DOI: 10.23919/ACC.2017.7963176.Csencsics E., Schitter G. Design of a phase-lockedloop-based control scheme for Lissajous-trajectory scanning of fast steering mirrors. 2017 American Control Conf. (ACC). 2017. P. 1568–1573. DOI: 10.23919/ACC.2017.7963176.Csencsics E., Ito S., Schlarp J., Schitter G. System Integration and Control for 3D Scanning Laser Metrology. IEEJ Journal of Industry Applications. DOI: 10.1541/ieejjia.8.207. Vol. 8 (2). P. 207–217.Csencsics E., Ito S., Schlarp J., Schitter G. System Integration and Control for 3D Scanning Laser Metrology. IEEJ Journal of Industry Applications. DOI: 10.1541/ieejjia.8.207. Vol. 8 (2). P. 207–217.Bubnov A., Daynovich A. Digital automatic control system of phase-lock motor drive. 2017 Dynamics of Systems, Mechanics and Control Processes. 2017. P. 1–5. DOI: 10.1109/Dynamics.2017.8239439Bubnov A., Daynovich A. Digital automatic control system of phase-lock motor drive. 2017 Dynamics of Systems, Mechanics and Control Processes. 2017. P. 1–5. DOI: 10.1109/Dynamics.2017.8239439Bubnov A. V., Chudinov A. N., Chetverik A. N., Shpineva V. I. Development and Investigation of a Computer Model of a Synchronous-in-phase Electric Drive. 2018 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). 2018. P. 1–6. DOI: 10.1109/Dynamics.2018.8601446. EDN: WTXZPX.Bubnov A. V., Chudinov A. N., Chetverik A. N., Shpineva V. I. Development and Investigation of a Computer Model of a Synchronous-in-phase Electric Drive. 2018 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). 2018. P. 1–6. DOI: 10.1109/Dynamics.2018.8601446. EDN: WTXZPX.Bubnov A. V., Chetverik A. N., Chudinov A. N., Schekochikhin A. V. Development of Control Methods of Phaselocked Electric Drive with Improved Dynamic Performance. 2019 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). 2019. P. 1–6. DOI: 10.1109/Dynamics47113.2019.8944729.Bubnov A. V., Chetverik A. N., Chudinov A. N., Schekochikhin A. V. Development of Control Methods of Phaselocked Electric Drive with Improved Dynamic Performance. 2019 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). 2019. P. 1–6. DOI: 10.1109/Dynamics47113.2019.8944729.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.