Industrieanlagen- und Bauwerkserfassung

Ausgangssituation

Die Erstellung hochgenauer 3D-Modelle von Gebäuden und Industrieanlagen mit Hilfe berührungsloser Laservermessung erlangt zunehmend an Bedeutung. Jedoch sind zur Verarbeitung der Daten heutzutage viele manuelle Schritte notwendig. Die dabei getroffenen subjektiven Entscheidungen und Interpretationen des Menschen führen zu verfrühter Generalisierung und sind Ursache für Fehler und Ungenauigkeiten. Fortschritte in der Scannertechnik führen zu immer höheren Auflösungen. Die dabei stark anwachsenden Datenmengen sind nicht mehr vollständig manuell auswertbar. Die Beschränkung der Messungen auf punktuelle Erfassungen reduziert zwar den Auswerteaufwand, führt jedoch zum Verlust von Details im erzeugten 3D-Modell. Gesucht ist also ein Verfahren, welches sowohl den manuellen Aufwand reduziert, als auch große Datenmengen aus hochaufgelösten Aufnahmen verarbeiten kann.

Intensitätsbild eines 360° Laserscans
© Fraunhofer IOSB

Intensitätsbild eines 360° Laserscans

 

Lösung

Die Automatisierung des Auswertevorgangs löst diese Probleme. Im Gegensatz zur Auswertung durch den Menschen, garantieren die eingesetzten Algorithmen die gewünschte Genauigkeit der resultierenden 3D-Modelle unter Einhaltung vorgegebener Toleranzen. Zusätzlich ermöglicht die Reduktion des manuellen Aufwands die Verarbeitung deutlich größerer Datenmengen und damit die detaillierte Modellierung großer Gebäude und Industrieanlagen. Durch die hochgenaue und umfangreiche Erfassung können ohne erneute Messungen zukünftige Problemstellungen bearbeitet werden.

 

 

 

Vorteile

  • Schneller als manuelle Auswertung
  • Garantierte Genauigkeit und Toleranz
  • Detaillierte Erfassung auch von großen Gebäuden

 

Messung

Um den Zeitaufwand der Messung zu minimieren und die gewünschte Genauigkeit einzuhalten, ist die Entwicklung von Verfahren zur optimalen Standortplanung für Laserscanner besonders wichtig. Ziel dieser Verfahren ist es, die Anzahl der Laserscans zu reduzieren, da mit jeder Messung die Datenmenge und der erforderliche Verarbeitungsaufwand wachsen. Dennoch müssen genügend Laserscans durchgeführt werden, um Verdeckungen aufzulösen und die mit zunehmender Entfernung zum Scanner abnehmende Genauigkeit zu kompensieren. Eine hochauflösende Digitalkamera liefert die Farbinformationen zur späteren Texturierung. Zusätzlich dienen mit einem Tachymeter vermessene Festpunkte der Anbindung an ein bestehendes Bezugssystem, wie z.B. das Landeskoordinatensystem.

 

Verarbeitung

Die Generalisierung der Laserpunktwolken zu hochgenauen 3D-Modellen erfolgt automatisiert in mehreren Schritten. Zunächst ermöglicht die strukturelle Analyse der einzelnen Punktwolken die Erstellung sehr detaillierter Dreiecksvermaschungen. Durch deren Fusion entsteht das Gesamtmodell unter Einhaltung der gewünschten Genauigkeit. Algorithmen zur Objektrekonstruktion generalisieren danach automatisiert das 3D-Modell. Dies ermöglicht den Export von Objekten, beispielsweise Standardbauteilen, in Standardformate für den Einsatz in CAD-Software. Dabei steuert die Software die Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen und den Detailgrad der detektierten Objekte. Das 3D-Modell wird zu einer interaktiven virtuellen Realität aufbereitet. Dabei dienen die Farbfotos zur Texturierung und effiziente Datenstrukturen sorgen für eine flüssige Darstellung. Im Betrachtungsprogramm stehen Werkzeuge für die wirklichkeitsgetreue Bemaßung zur Verfügung. Ebenso können Grundrisse, Ansichten, Einzelbilder und Videos generiert werden.

 

 

Produkt

  • Virtuelle Realität für interaktive Bemaßung, Qualitätskontrolle und Vorführungszwecke
  • Grundrisse und Ansichten als Arbeitshilfe
  • Hochgenaue Einzelbilder und Videos für Berichte und Dokumentation
  • Export der erstellten Modelle in Standardformate

 

Technische Daten

  • Genauigkeit Einzelscan: ≈ 3 mm
  • Genauigkeit Landeskoordinaten: ≈ 10 mm
  • 175 bis 800 Mio. Punkte pro Laserscan
  • Erfassbare Grundfläche pro Scan: bis zu 300 m² mit 3 mm Genauigkeit