3d Laserscanning

Das 3d Laserscanning ist eine moderne Technologie zur geometrischen Erfassung von Objektoberflächen verschiedenster Art.

Mittels 3d Laserscanning kann man Objekte aus der realen Umgebung digitalisieren und anschließend im Computer (CAD Software) weiterverarbeiten. Das Messinstrument „tastet“ die Oberflächen dazu berührungslos (Laserstrahl) in Form eines Rasters ab. Als Ergebnis wird eine große Menge von einzelnen 3d Punkten abgespeichert. Dieses Ergebnis wird auch 3d Punktwolke genannt und besteht, je nach Objektgröße aus Millionen oder Milliarden Einzelpunkten. Die erzielbare Auflösung liegt im Bereich von wenigen Millimetern.

Zusätzlich zu den reinen 3d Koordinaten speichert der Lasersanner auch die Intensität des reflektierten Laserstrahls ab. Daraus entstehen die markanten Falschfarbdarstellungen oder Grauwertbilder. Heutzutage wird das Laserscanning oft mit den Farben einer Digitalkamera eingefärbt. Die von uns eingesetzten Laserscanner haben für diesen Zweck interne (Panorama-) Kameras. Beispiele dazu finden Sie in den Projektbeispielen zum Laserscanning. Aufgrund der sehr hohen Auslösungen, die mit dieser Technologie erzielbar sind, entstehen fotorealistische Darstellungen, die die Objektgeometrie sehr präzise und detailliert wiedergeben.

Punktwolken aus 3d Laserscanning sind die Basis für weiterführende Auswertungen. Beispiele dazu finden sie weiter unten oder hier.

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Vermessung vor Ort (Laserscanning)

Die Vermessung eines Objekts vor Ort erfolgt durch Einzelscans, deren Anzahl von der Größe und Objektbeschaffenheit abhängt. So lässt sich beispielsweise eine einzelne Fassade durch wenige Standpunkte komplett vermessen. Eine komplexe Industrieanlage benötigt unter Umständen deutlich mehr Einzelscans. Der erforderliche Aufwand für die Erfassung kann mit Hilfe von Fotos, Planunterlagen oder durch eine Begehung sehr gut abgeschätzt werden. Grundsätzlich hängt der Messaufwand von der Grundfläche des Objekts, von der Stockwerkzahl und der Einrichtung ab.

Der Zeitaufwand, für die Vermessung mittels Laserscanning ist meist sehr gering, da das Laserscanning ein extrem schnelle Messverfahren ist. Große Produktions- oder Lagerhallen (z. B. 5000 qm Grundfläche), die zum Zweck einer Grundrisserstellung “eingescannt” werden, sind nach wenigen Stunden, jedoch spätestens nach einem Tag vermessen. Dabei kann der normale Arbeitsablauf während der Vermessung weiterhin durchgeführt werden. Eine Störung von Ablaufen findet nicht statt.

Sprechen Sie uns an, wenn Sie eine Aufwandsabschätzung benötigen.

Die Verknüpfung der Einzelscans sowie eine ggf. notwendige Georeferenzierung oder die Einmessung in ein vorhandenes, übergeordnetes Koordinatensystem, ist über verschiedenste Arten von Passpunkten möglich.

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BIM (Building Information Modeling)

Das 3d Laserscanning ist heute ein wichtiger Bestandteil des Building Information Modeling, kurz BIM. Dabei werden 3d Modelle von Gebäuden, Bauwerken und Industrieanlagen durch eine große Anzahl von Sachinformationen ergänzt. Auf diese Weise entstehen intelligente Modelle, die für Bau- oder Umbaumaßnahmen sowie für Bewirtschaftung und Betrieb genutzt werden. Dies gilt sowohl für den Bestand als auch für den Neubau.

Mit Hilfe des 3d Laserscanning liefern wir folgende Produkte im Bereich des Building Information Modeling:

•  Aufbereitete Punktwolken für den Import in BIM Software
•  3d Modellierung auf Basis der Laserdaten, z. B. in Revit
•  Intelligente 3d Modelle, ergänzt um Sachinformationen, je nach Wunsch des Auftraggebers
• Abgeleitete 2d CAD-Plänen auf Basis eines BIM Modells
• Vergleich eines Bauzustands mit einem Planungsmodell

BIM Modelle liefern wir in unterschiedlichen Formaten aus. Dazu gehören z. B. rvt, ifc. Die Modelle können ebenfalls in einfache CAD Formate exportiert werden (DWG, DXF, DGN, etc.)

Unsere BIM Modelle, Sachinformationen, CAD Pläne und weitere projektbezogene Daten stellen wir auch auf BIM Servern zur Verfügung.

Sprechen Sie uns hierzu gerne an.

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Datenauswertung

Nach jeder Laservermessung erfolgt eine Auswertung der Messdaten, basierend auf den Anforderungen und Wünschen unserer Kunden. Nach der Verknüpfung der einzelnen Standpunkte zu einer “Objektpunktwolke” findet eine Bereinigung und Unifizierung (Vereinheitlichung) statt. Diese Bearbeitungsschritte laufen weitestgehend automatisch ab und erfordern lediglich wenige händische Eingriffe sowie eine abschließende Qualitätskontrolle.

Die aufbereitete Objektpunktwolke ist nun die Basis für alle weiteren zweidimensionalen oder dreidimensionalen Auswertungen. Beispiele für Objektpunktwolken (Modellierung) finden sie im Bereich “Projektbeispiele aus Laserscanning”.

 

Bei der weiteren Auswertung gehen wir genau so vor, dass die Ergebnisse in die vorhandenen Arbeitsabläufe integriert werden können. Wir unterstützen alle gängigen CAD Formate oder bieten entsprechende Konvertierungen an.

 

Folgende Ergebnisse erzeugen wir aus unseren Laserdaten:

• 2d Planunterlagen in Form von Grundrissen, Fassadenplänen und Schnittzeichnungen. Basierend auf vorgegebenen CAD Standards erstellen wir 2d Planunterlagen aus Laserscanning Daten in unterschiedlichen Detaillierenden und Maßstäben. Dabei werden die Standard CAD Formate unterstützt. Neben den Gebäudegeometrien können auch Anlagen und Maschinen in Planunterlagen eingezeichnet werden.
• 3d Modelle basierend auf einfachen Geometrie, wie z.B. Ebenen, Zylindern, Kugeln. Diese Art der Modellierung wird im Industriebau und der Architektur eingesetzt.
• Komplexe 3d Modelle basierend auf doppelt gekrümmten Oberflächen. Als Beispiel kann hier der Rumpf eines Schiffes genannt werden sowie Gehäuse von Maschinen, wie z.B. Pumpen, Motoren, etc. Formate, wie STL, STP, IGS können geliefert werden.
• Soll-Ist-Vergleich zu CAD Modellen oder zu Ebenen. Dabei werden die Daten des Laserscannings relativ zu ihrem Abstand zum Vergleichsobjekt eingefärbt und somit die Abweichungen zu einem Soll visualisiert. Auf diese Weise können sehr schnell Unebenheiten in Fußböden, Wänden oder anderen Flächen erkannt werden. Ein Beispiel dazu ist bei den Projektbeispielen Laserscanning zu finden.
• Vermaschung (Triangulation) als Oberflächenmodelle. Dabei werden die Daten aus dem Laserscanning in ein Oberflächenmodell, bestehend aus vielen einzelnen Dreiecken, überführt. Dies dient zur Datenreduktion und ermöglicht die Weiterverarbeitung z. B. in Simulationsprogrammen.

Selbstverständlich liefern wir auf Wunsch Punktwolken oder Zwischenergebnisse unterschiedlichster Form ab. Gerne werten wir auch bereits vorhandene Laserdaten unserer Kunden aus.

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Genauigkeiten

Wir setzen modernste, präzise Messinstrumente ein und berücksichtigen bei der Instrumentenauswahl die Genauigkeitsanforderungen unserer Kunden. Dabei sind wir in der Lage, Objekte mit einer Genauigkeit ab ca. 1/10 mm zu scannen. Im Anwendungsgebiet der Gebäude- und Industrieanlagen-Vermessung werden übergeordnete Genauigkeiten im Bereich weniger Millimeter erreicht. In Spezialfällen kann auch hier eine Genauigkeit im Submillimeter-Bereich erforderlich sein.

Unsere Messinstrumente werden jährlich beim Hersteller rekalibriert. Entsprechende Zertifikate können auf Wunsch ausgehändigt werden.

 

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Fragen zum Thema Laserscanning

1. Kann man mit dem Laserscanning auch einfache Aufgaben, wie z. B. ein Flächenaufmaß oder einen Fassadenplan bearbeiten?
   Das Laserscanning eignet sich sehr gut für Flächenaufmaß und einfache Grundrisse. Vor Ort ist die Vermessung sehr schnell durchgeführt und die Räumlichkeiten müssen im Vorfeld nicht geräumt werden. Personen müssen z. B. ihre Arbeitsplätze nicht oder nur sehr kurz verlassen. Ein einzelner Scan in einem Büro dauert nur ca. 2 Minuten. Für ein Fassadenaufmaß eignet sich die Technik ebenfalls sehr gut. Eine Fassade ist mit wenigen Standpunkten in kurzer Zeit erfasst. Die Auswertung erfolgt im Büro und kann als 2d Fassadenplan oder 3d Modell ausgeführt werden.
2. Kann eine Vermessung mittels Laserscanning an ein übergeordnetes oder amtliches Koordinatensystem angeschlossen werden?
   Ja! Laserscanning kann heute auf einfache Weise mit anderen Vermessungstechniken, wie GPS oder Tachymetrie kombiniert werden. Dabei werden spezielle Passpunkte, die im Laserscan erfasst werden, in einem übergeordneten Koordinatensystem eingemessen. Somit liegen auch alle Laserscans in diesem Koordinatensystem vor. Diese gilt für Lage und Höhe, also in 3d.
3. Müssen alle Laserscans immer aufwendig aufbereitet (z. B. modelliert) werden, um Ergebnisse daraus zu entnehmen?
   Nein! Es gibt unterschiedlichste Wege Ergebnisse aus Laserscans zu entnehmen. Im einfachsten Fall können Koordinaten oder Strecken direkt aus der Punktwolke entnommen werden. Dabei ist nur sehr wenig oder gar keine Nachbereitung notwendig. Im Bereich der 3d Modellierung ist der Nachbearbeitungsaufwand abhängig von der Detaillierung des zukünftigen 3d Modells und von der Größe des modellierten Bereichs. Hier gilt ganz klar, nur die Bereiche zu modellieren, die tatsächlich gebraucht werden sowie die Detaillierung an die Erfordernisse anzupassen. Auf diese Weise kann der Aufwand der Nachbereitung gering gehalten werden.
4. Lassen sich die großen Datenmengen, die beim Laserscanning erfasst werden überhaupt mit “normalen” Computern verarbeiten?
   Ja! Auch “normale” PC’s können Punktwolken (Laserdaten) effizient verarbeiten. Moderne Laptops mit aktuellen CPU’s und SSD’s sind ebenfalls gut geeignet.
5. Was ist das airborne Laserscanning? Kann es mit dem terrestrischen Laserscanning verknüpft werden?
   Das airborne Laserscanning beschreibt die Erfassung von Oberflächen aus der Luft. Dabei befindet sich der 3d Scanner in einem Flugzeug und vermisst die Oberfläche (Städte, Landschaften etc.) während des Fluges. Meistens sind Auflösung und Genauigkeit des airborne Scanning geringer als beim “bodengebundenen” Laserscanning. Sowohl Genauigkeit als auch die Auflösung liegen im Bereich mehrerer Zentimeter. Punktwolken des airborne Scannings können mit unseren Aufnahmetechniken verknüpft werden. Wir haben diese bereits in verschiedenen Projekten erfolgreich durchgeführt.
6. Können kleine Bauteile oder Maschinen eingescannt werden?
   Ja! Hierfür nutzt man jedoch andere Instrumente aus dem Bereich der Industrievermessung. Wir vermessen in diesem Fall mit einem Messarm mit integriertem Scanner. Dabei lassen sich sehr hohe Genauigkeiten erzielen, die im Bereich ab ca. 1/10 mm liegen. Aus der erfassten Punktwolke können Konstruktionszeichnungen oder CAD Modelle erstellt werden. Auch ein Reverse Engineering, also eine Flächenrückführung, ist möglich.

 

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Projektbeispiele aus dem Bereich Laserscanning finden Sie hier.

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