VirtualshopX

Dit is een korte handleiding waarin enkele van de terminologie, technieken en processen die bij 3D-scannen worden gebruikt, worden uitgelegd, zodat u kunt beslissen hoe u het meeste voordeel kunt behalen.

Aangezien 3D-laserscannen steeds meer geïntegreerd wordt in de hedendaagse hightech leveringsprocessen, moet men zich realiseren dat het geen nieuwe uitvinding is, in feite werd het voor het eerst geïntroduceerd in de jaren 60, hoewel het veilig is om te zeggen dat ze dat niet zouden hebben gedaan. net zo draagbaar waren als nu.

Het is pas echt sinds de eeuwwisseling dat technologie ons de capaciteit heeft gegeven om zulke grote gegevensbestanden effectief te gebruiken en op te slaan, en hoewel de technologie economisch kosteneffectiever is geworden voor de fabrikant, is het een toegankelijkere en commercieel haalbare optie voor ontwerp en project management.

Door de jaren heen ben ik betrokken geweest bij vele grote engineering- en constructieprojecten. Toen ik kennismaakte met 3D-technologie, zag ik het als veel meer dan een ontwerptool, maar als een manier om een ​​projectteam te verenigen op een manier dat ze het project konden visualiseren.

Realiteit vastleggen

Voordat ik begin, moet worden opgemerkt dat 3D-laserscannen niet moet worden verward met andere vormen van 3D-scannen die al meer dan een eeuw bestaan, maar de afgelopen jaren steeds populairder zijn geworden. 

Beide processen zullen een digitaal model produceren, maar de eerste opname van de informatie is compleet anders en waar relevant heb ik vergelijkingen gemaakt tussen de twee omdat 3D-laserscannen misschien niet de juiste oplossing voor uw project is.

3D-laserscannen of Lidar

Dit proces is afhankelijk van de scanner om een ​​laserstraal uit te zenden totdat deze een object raakt, op welk punt het licht wordt teruggekaatst naar en opgevangen door de scanner. Het licht keert terug met een iets andere golflengte en het is deze variatie die kan worden gemeten.

Omdat licht met een constante snelheid reist, kan de variatie worden berekend als een afstand, waardoor een nauwkeurig punt in de ruimte wordt geproduceerd. Scanners herhalen dit proces tot een miljoen keer per seconde en laten een 3D-beeld achter dat bestaat uit miljoenen stippen die ook wel een puntenwolk worden genoemd.

3D-laseronderzoek biedt een veilige, snelle en nauwkeurige oplossing voor het verkrijgen van meetgegevens op locatie die worden ondersteund door driedimensionale beelden, waardoor het ideaal is voor ontwerp- en projectbeheertoepassingen.

Fotogrammetrie

Converteert foto’s die zijn gemaakt met een standaardcamera, of een aantal camera’s die ze aan elkaar plakt met behulp van computersoftware om een ​​digitale 3D-solid te vormen. Dit wordt vaak gebruikt in UAV’s en drones, maar is vooral goed voor het vastleggen van onmiddellijke beelden waar een object waarschijnlijk zal bewegen.

Geomatica

Dit is de wetenschappelijke / technische term die wordt gebruikt om te omvatten hoe geografische gegevens worden verkregen, opgeslagen, gedocumenteerd en gepresenteerd of gevisualiseerd. Hoewel 3D-laserscannen duidelijk binnen deze categorie valt, omvat het ook alle andere technieken voor het verzamelen van gegevens en zou het ook worden opgenomen als landmeten en geodesie.

Geo-referentie

3D-laserscanners hebben ingebouwde sensoren, hellingsmeters, compensatoren met dubbele toegang, kompassen en GPS om de uitlijning te vergemakkelijken. De ingebouwde GPS-nauwkeurigheid is echter vaak beperkt en gebruikt vergelijkbare technologie als de apps op een smartphone. Daarom kunnen, als bekende meetpunten binnen de scangegevens worden verkregen, exacte GPS-coördinaten aan die positie worden toegewezen.

Dit lijnt vervolgens de rest van de puntenwolk uit, een uitstekende functie voor topografische onderzoeken waardoor de scangegevens kunnen worden uitgelijnd met de locatiedatums en hoogte, die vervolgens op de documentatie kunnen worden genoteerd.

Welk type 3D-onderzoek heeft u nodig?

Zoals bij de meeste toepassingen is het afhankelijk van het uiteindelijke resultaat en waarvoor u de informatie wilt gebruiken. Na verwerking zullen alle formulieren een digitaal 3D-model opleveren dat in vergelijkbare formaten kan worden aangeleverd.

Persoonlijk heb ik Lidar een uitstekende manier gevonden om grotere objecten, locaties, gebouwen en constructies te meten waarbij de meetgegevens het belangrijkste resultaat zijn. Dit werkt bijzonder goed, maar is niet beperkt tot, een technische of constructie-achtige toepassing. Het visuele element maakt het vervolgens mogelijk om deze meetgegevens te bekijken en kan leiden tot aanzienlijke tijd- en kostenbesparingen bij het opleveren van een project.

Fotogrammetrie daarentegen is erg goed in het vastleggen van instant beelden, daarom is het het voorkeursmedium voor het vastleggen van vaste objecten, omdat er minder kans is dat de scangegevens worden verduisterd door beweging. Deze processen worden gewoonlijk vastgelegd op camera waarbij elke opname een overlap heeft met de voorafgaande afbeelding. Het aantal opname kan wel oplopen tot wel duizenden foto’s naargelang de grote van het vast te leggen object. Speciale software en een uitgebreid computervermogen zijn hiervoor van belang.

UAV’s of drones

In de afgelopen jaren is het ook de nieuwe toepassing geworden voor UAV’s of drones om locaties of open gebieden te onderzoeken waar ze een grote hoeveelheid gegevens tegelijk kunnen verzamelen. Dit zijn meestal op camera’s gebaseerde systemen, hoewel Lidar met succes is geïntroduceerd, maar op dit moment creëert het gewicht beperkingen en niet te vergeten verzekeringen! Houd er rekening mee dat er beperkingen kunnen gelden voor het vliegen rond uw beoogde gebied en dat u altijd de begeleiding van een gekwalificeerde  piloot moet . 

Een ander goed punt is dat scannen op de grond vaak nauwkeurigere meetgegevens en details kan opleveren, omdat ze zich dichter bij de bron bevinden en ook vanuit de lucht kunnen worden bekeken.

Ongeacht de bron van het verkrijgen van de gegevens, het is belangrijk dat u zoveel mogelijk gegevens uit uw enquête haalt. Ik adviseer klanten vaak om het meeste uit onze tijd op locatie te halen. Het mooie is dat een 3D-laserscanner gegevens rond 360 graden kan vastleggen en hoewel sommige scanners 1 km kunnen bereiken, kunnen de meeste tot 350 m werken met zeer goede resultaten. 

Schaal?

Uw originele scangegevens worden vastgelegd op een schaal van 1:1, waardoor metingen kunnen worden verkregen zonder te schalen. 

”  Klanten vragen vaak om een ​​specifiek object of gebied te scannen maar het is vaak voordeliger om naar het grotere geheel te kijken “

Registratie proces

Dus nu de enquête is voltooid, moeten de gegevens worden verwerkt. Alle afzonderlijke scans moeten worden uitgelijnd en in elkaar worden gepast. Moderne 3D-scanners hebben de mogelijkheid om dit te doen terwijl ze scannen, maar ik vind het nog steeds leuk om de registratiegegevens door te nemen om uitlijningen en toleranties te controleren.

Het registratieproces is in feite hetzelfde als het samenstellen van een digitale 3D-puzzel die scangegevens overlapt en gelijke scanpunten samenvoegt. Naarmate meer en meer scans samen worden geregistreerd, wordt een beeld in 3D opgebouwd dat bestaat uit miljoenen stippen of punten. Verrassend genoeg wordt deze massa stippen een puntenwolk genoemd.

Wanneer afzonderlijke scans samen worden verwerkt, zoekt de registratiesoftware naar de beste pasvorm tussen elk overlappend scanpunt. Zodra alle scans zijn geregistreerd, worden de gecombineerde afwijkingen tussen alle geregistreerde scans opgeteld om een ​​algehele nauwkeurigheid van het onderzoek te bieden. VirtualshopX streeft naar een registratietolerantie van minder dan 2 mm voor een voltooide meting.

Bij het bezoeken van een locatie, en afhankelijk van de grootte en duur van het project, worden vaak doelen en sferen opgesteld om te helpen bij de registratie van de scans. Softwareverbeteringen registreren scangegevens zonder deze, maar het gebruik ervan bevordert het registratieproces. Het is ook een goede gewoonte om op grotere locaties een reeks controle doelen in te stellen waarop verschillende scangebieden betrekking hebben.

Wat kan ik doen met de 3D-scangegevens ?

Op een gegeven moment wilt u uw scangegevens in een of ander formaat presenteren. Zodra de laatste puntenwolk digitaal is opgeslagen, kan compatibiliteit worden gevonden met de meeste grote softwaretoepassingen met veelgebruikte uitvoerformaten als een 3D CAD-model zoals autocad , Revit , Solidworks om er maar een paar te noemen. Hiervan kunt u een 2D-geprinte versie maken voor plannen of fabricagetekeningen.

Je hebt misschien gehoord van terminologie zoals ScantoRevit, Scan2BIM, ScantoCAD of verschillende andere hashtags, maar dit zijn slechts referenties dat de scangegevens kunnen worden geconverteerd om een ​​bepaalde software te ondersteunen.

Een andere uitvoeroptie is om de puntenwolk te gebruiken , je hebt al een nauwkeurige 3D-weergave, dus je kunt je afvragen waarom je dit opnieuw moet modelleren als het doel van je ontwerp geen grote hoeveelheid omringende details vereist. 3D-modellen kunnen worden geïmporteerd en over de puntenwolk worden gelegd. Dit kan tijd besparen en is een kosteneffectieve manier om botsingsdetectie te identificeren zonder dat u de hele site hoeft te modelleren.

Veel programma’s kunt u mesh de gescande gegevens. Dit is een proces dat de puntenwolk omzet in een digitaal vast object door punten te driehoeken om een ​​oppervlak te vormen. Meshes kunnen dan worden verwerkt als een 3D-lichaam in plaats van een puntenwolk en hebben weer meerdere toepassingen in 3D CAD-software.

Fysieke modellering – Nadat u de puntenwolk in een vaste stof hebt omgezet, kan het bestand worden uitgevoerd naar een 3D-printer, maar het is altijd een goede taak om uw schaal te controleren!

As-built documentatie

Op dezelfde manier wordt een  onderzoek voltooid om een ​​project voor te bereiden en te ontwerpen. 3D-laserscanning kan worden gebruikt om een ​​project te verifiëren. Tenzij specifiek voor een project, zullen de meeste ontwerpers proberen te ontwerpen met rechte lijnen. Muren, ramen en deuren hebben een hoek van 90 graden, zo werken computers, maar in werkelijkheid kan het uiteindelijke resultaat van het project enkele discrepanties vertonen.

Dit kunnen opzettelijke wijzigingen zijn die zijn doorgevoerd als onderdeel van een ontwerpwijziging of zelfs een onoplettendheid, maar het is belangrijk dat ze worden vastgelegd. Een 3D-laseronderzoek biedt een snelle en eenvoudige mogelijkheid om de as-built omgeving vast te leggen en deze over het originele 3D-model te leggen, waardoor eventuele afwijkingen gemakkelijk zichtbaar zijn, vooral handig bij overdrachtsdocumentatie en BIM-modellering.

BIM (Building Information Modelling)

Informatie en gedocumenteerde details van een gebouwstructuur en diensten die vereist zijn vanaf het eerste ontwerp, de bouw tot de ingebruikname en het beheer. Een digitale blauwdruk waarmee alle partijen gemakkelijk en nauwkeurig specifieke items binnen de samenstelling van een gebouw kunnen identificeren.

Digitale transformatie

Dit is een proces waarmee uw geregistreerde scangegevens kunnen worden gemodelleerd en bekeken in verschillende visuele formaten. Of het nu een augmented presentatie is die uit een pagina tevoorschijn komt of een volledig meeslepende virtual reality-omgeving.

Welk detailniveau kunt u verwachten van een 3D-laseronderzoek?

Wanneer u de scangegevens vastlegt, legt u in feite een exacte weergave van dat moment vast en als u eenmaal de gegevens heeft, moet u kiezen hoeveel ervan relevant is, omdat te veel gegevens net zo onhandig kunnen zijn als te weinig.

U moet altijd onthouden dat er altijd naar de originele scangegevens kan worden verwezen, dus als het op modelleren aankomt, is het soms beter om informatie weg te laten die niet per se nodig is. (Ja, minder is soms beter).

Het is om deze reden dat VirtualshopX een detailschaal gebruikt die ten eerste duidelijk definieert waaruit het uiteindelijke resultaat zal bestaan. Als klant is er niets frustrerender om een ​​Ferrari te verwachten en een lelijk eendje te krijgen en hetzelfde geldt voor onze documentatie.

Niveaus van detail kunnen echter in combinatie worden gebruikt, u kunt bijvoorbeeld enkele items in een kamer hebben die een hoog detailniveau nodig hebben, maar u wilt de kamer ook laten zien, maar u wilt gewoon weten dat het er is in plaats van het te detailleren.

LOD 1 – Symbolisch: symbolische plaatsaanduiding die een object vertegenwoordigt dat mogelijk niet op schaal is of geen dimensionale waarden heeft.

LOD 2 – Conceptueel: Eenvoudige plaatsaanduiding met absoluut minimumniveau om identificeerbaar te zijn, b.v. zoals elk type stoel. Oppervlakkige dimensionale weergave. Gemaakt van consistent materiaal.

LOD 3 – Generiek: Een generiek model, voldoende gemodelleerd om type en componentmaterialen te identificeren. Bevat doorgaans een niveau van 2D-detail dat geschikt is voor de “voorkeursschaal”. Afmetingen kunnen bij benadering zijn.

LOD 4 – Specifiek: Een specifiek object, voldoende gemodelleerd om type en componenten materialen.

Nauwkeurige afmetingen.
Een productie, of preconstructie, “ontwerp”
Geschikt voor inkoop en
kostenanalyse.

LOD 5 – Voor constructie/weergave: A
gedetailleerd, nauwkeurig en specifiek object van
de constructie-eisen en gebouw
componenten, inclusief gespecialiseerde geometrie en gegevens voor onderaanneming. Zou moeten bevatten
alle benodigde subcomponenten adequaat
vertegenwoordigd om de bouw mogelijk te maken. Gebruikt
alleen bij een 3D-weergave op voldoende schaal
acht het detail noodzakelijk vanwege de
de nabijheid van het object tot de camera.

LOD 6 – As Built: Een nauwkeurig gemodelleerd
representatie van het geconstrueerde
object. Eventuele constructie onregelmatigheden of
excentriciteiten moeten worden gemodelleerd.

Een ander metode om LOD specifiek te definiëren voor erfgoedtoepassingen is voorgesteld in Metrische onderzoeksspecificaties voor cultureel erfgoed.

Niveau 1: basisoverzicht van het gebouw/structuur weergegeven als een vast object met behulp van representatieve componentinformatie, maar zonder architectonisch detail afgebeeld.

Niveau 2: schets van het gebouw/structuur weergegeven als een vast object met hoofdsom architecturale kenmerken inbegrepen met behulp van generieke componenten.

Niveau 3: schets van het gebouw/structuur weergegeven als een vast object met alles architectonische kenmerken en grote service detail opgenomen met behulp van generieke componenten.

Niveau 4: gedetailleerd overzicht van het gebouw/ structuur weergegeven als een vast object inclusief alle architectonische details, services en op maat ontwikkelde componenten om elk detail nauwkeurig weergeven.

Hoe lang duurt een 3D-laseronderzoek ?

Een individuele scan duurt meestal tussen de 1,5 en 7 minuten. Meestal streeft VirtualshopX naar tussen 64 en 150 scans per dag, maar dit is allemaal afhankelijk van de kwaliteit en kleuropties.

Fotogrammetrie kan direct worden vastgelegd, maar er zijn mogelijk meer foto’s nodig om voldoende informatie vast te leggen, maar dit hangt natuurlijk allemaal af van de items die worden gescand.

Geef ook voldoende tijd om de apparatuur op te zetten. Het is ook belangrijk op te merken dat er enige verwerking na de enquête zal zijn.

Dit geldt ook als het gaat om de documentatie en dit is echt waar geld kan worden bespaard of zelfs verspild. Ik zou heel graag alles tot in het kleinste detail willen modelleren omdat ik wil demonstreren hoe goed 3D laserscannen is, maar de algemene regel is hoe meer details je nodig hebt, hoe langer het duurt om te modelleren en hoe groter de bestandsgrootte om mee te werken en uiteindelijk kost hij meer.

Visualiseren

Er zijn veel manieren om dit soort virtual reality te bekijken, zoals van AR, VR , headsets en Hololens tot het transformeren van een realistische 3D meeslepende ervaring. Dus wat begon als een paar eenvoudige meetgegevens, heeft u de mogelijkheid om met deze innovatie visueel op u project te streamen.

Hoeveel kost 3D laserscannen ?

Aan alles hangt een prijskaartje en het is uiteindelijk aan de opdrachtgever of hij deze kosten kan verantwoorden ten opzichte van zijn project.

VirtualshopX  categoriseert hun kosten op basis van;

Acquisitie- het fysieke scannen tot het einde van een puntenwolk.

Documentatie; wat de uitvoerbestanden zijn.

Digitale transformatie; die de documentatie verbetert en visualiseerd.

Documentatie is natuurlijk gebaseerd op de hoeveelheid en het detailniveau van de uiteindelijke uitvoerbestanden en is een variabele op basis van de tijd die nodig is om te produceren. Ik zou verwachten dat de kostenstijging ten minste 70% hoger zou zijn voor elk niveau LOD1=€100, dus LOD2=€170 en LOD3 =€279 EN LOD4 =€491.  

Natuurlijk zijn er de fysieke kosten van het bijwonen van de site, maar onthoud ook dat er kosten zouden zijn geweest om een ​​traditionele enquête op welke manier dan ook in te vullen. Prijzen variëren tussen leveranciers en toepassingen, maar ik zou verwachten dat een scan van een dag (tot 8 uur) tussen de € 550 – € 1000 kost. 

Digitale transformatie zou net als bij documentatie worden afgestemd op timing en personeelskosten.

Er zijn echter ook enkele verborgen voordelen die de projectkosten kunnen verbeteren.

Wat niet altijd wordt berekend, zijn de besparingen die deze technologie kan opleveren. Gegevens van goede kwaliteit zijn een essentieel onderdeel van elk ontwerp en kunnen leiden tot een sneller ontwerpproces, omdat er minder wijzigingen hoeven te worden aangebracht, betere ontwerpen gelijk staan ​​aan een betere oplevering, waardoor programma’s minder tijd en geld besparen. De hogere scankosten kunnen dus leiden tot aanzienlijke besparingen in de loop van een project.

Het is een oud gezegde, maar je krijgt waar je voor betaalt en als het te goedkoop lijkt, zoek dan naar de vangst. Ik heb scans gezien die werden geadverteerd vanaf slechts £ 40 per scan, maar houd rekening met een minimumbedrag, anders kunnen 100 scans per dag erg duur zijn. Zorg er ook voor dat u minimaal een puntenwolk registreert voor de uiteindelijke uitvoer, aangezien software om de onbewerkte scangegevens om te zetten duur kan zijn.

Scanners zijn te huur, wat een andere manier is om de kosten te minimaliseren, maar tenzij u ervaring en een goede kennis van de software heeft, is het eindresultaat mogelijk niet zoals verwacht. 

Onthoud ook dat tegen de tijd dat u de apparatuur heeft gehuurd en naar de locatie bent gegaan en een enquête heeft ingevuld, veel scanbedrijven een vergelijkbare prijs zullen bieden. Wat nog belangrijker is, als PointSCAN wat gegevens zou missen, zou een tweede bezoek ter plaatse op onze kosten zijn.

Wat kan er gescand worden ?

Zo ongeveer alles. Ik kijk vaak naar de architectuur van gebouwen, mechanische fabrieken of historische constructies en zeg: “Dat zou ik graag scannen”, gewoon omdat het er goed uit zou zien.

Realistisch gezien heeft het echter geen zin (excuseer de woordspeling), als er geen geldig gebruik van de informatie is.  

Er zijn ook, zoals hierboven uitgelegd, kosten om te voltooien. Het is misschien niet kosteneffectief om een ​​kamer te scannen voor een loodgieter om een ​​nieuwe kraan te installeren, aangezien het redelijk is om te zeggen dat de meeste woningen dit niveau van digitaal ontwerp en opname niet vereisen houden, maar de toekomst ziet er nu al naar uit, dat er snellere, goedkopere technologie wordt geïntroduceerd.

3D-scannen is slechts zo goed als de persoon die de scanner plaatst en de operator moet een bepaalde mate van bewustzijn hebben. Het is niet altijd zo eenvoudig als op een knop drukken en willekeurig naar de volgende positie gaan, hoewel het er soms zo uitziet.  

Helaas hebben ze hun beperking, bijvoorbeeld zowel lidar als fotogrammetrie zullen alleen de gezichtslijn vastleggen en we moeten nog röntgenzicht zien om het onderstaande oppervlak vast te leggen.  

Zoals eerder vermeld, is Lidar niet echt geschikt voor alles wat mogelijk zou kunnen bewegen, een persoon zou bijvoorbeeld een aantal scanposities nodig hebben waarvoor het extreem moeilijk zou zijn om die positie gedurende de vereiste tijd vast te houden, maar fotogrammetrie zou niet mijn voorkeur hebben optie voor een ingemeten bouwkundige keuring.

Beide opties kunnen worden beïnvloed door slecht weer. Niet alleen omdat niemand graag in de regen staat, kunnen beide formaten worden beïnvloed door waterdruppels die de lenzen verduisteren, in het geval van een laserscanner kunnen regendruppels fungeren als een prisma dat de laser afbuigt in plaats van de straal rechtstreeks terug te kaatsen naar de scanner. 

Hetzelfde effect heeft betrekking op elk waterlichaam dat op scangegevens wordt vertaald als schaduwen of holtes. In beide gevallen kan software dit compenseren, maar het kan de registratie beïnvloeden.  

Camera’s worden beter, maar fotogrammetrie vereist wel een geschikte lichtbron en kan daarom niet werken in totale duisternis; het kan ook worden beïnvloed door fel licht. 

In tegenstelling tot een camera die licht nodig heeft om het beeld door het diafragma te registreren, genereert een 3D-laserscanner zijn eigen licht, waardoor hij ideaal is voor deze toepassingen. 3D-scanners hebben de mogelijkheid om kleur vast te leggen en dit te combineren met de scangegevens die uitstekende 3D-kleurenpuntenwolken produceren, maar een andere tip om te onthouden is dat het vastleggen van kleurenbeelden de scanperiode verlengt en de maximale hoeveelheid scan beperkt. 

Net als bij een camera is het kleurenbeeld onderhevig aan schittering van een felle lichtbron en veel CAD-operators zullen de kleur tijdens de registratie uitschakelen omdat de vlakke weergave een helderder beeld oplevert.

Is laserscannen veilig ?

Ja, dat is zo, in zoverre dat zowel lidar als fotogrammetrie niet opdringerig zijn en niets hoeven aan te raken wat ze vastleggen.  

Objecten kunnen op afstand of op afstand worden gescand. Dit vermindert de risico’s van toegang tot gevaarlijke gebieden zoals besloten ruimten. Het kan ook voorkomen dat u op hoogte werkt en dat er extra toegangsapparatuur nodig is.  

In feite stelt Virtual Reality een heel projectteam in staat om vanuit de veiligheid van hun eigen kantoor toegang te krijgen tot een gevarenzone. Er is dus geen extra veiligheidstraining of uitrusting nodig.   

Terwijl oudere klasse 3 laserscanners oogbescherming vereisen voor iedereen in het gebied, zal moderne klasse 1 scannerapparatuur geen oogletsel veroorzaken.