1. Belang van degelijke as-built / as-is geometrie...Parents). –gekopieerd door firma Renier via...
Transcript of 1. Belang van degelijke as-built / as-is geometrie...Parents). –gekopieerd door firma Renier via...
1. Belang van degelijke as-built / as-is geometrie
2. Soorten 3D opmetingstechnieken
3. Case studie en voorbeelden
• Betrouwbare geometrische informatie
• Ontwerpen bouwproject• Verbouwingen – renovatie - restauratie
• Werfopvolging
• Beheer
• Waarom?
• Vermindering foutenlast
• Tijdverlies
• Vermijden dure ad-hoc oplossingen
• Maar …
• Documentatie bestaande gebouwen (renovatie – restauratie)• Verloren
• Analoog
• Onvoldoende detail
• Afwijking tussen ontwerp en as-built en as-is• Uitvoeringsfouten
• Keuze tijdens het bouwen
• Zettingen, verbouwingen, …
• Nieuwbouw
• Dus …
• Opmeten• Vroeger
• Discrete punten
• Zeer/ te weinig detail
• Nu• Uitstekende benadering werkelijkheid – exacte vorm
• Geometrisch correcte 3D puntenwolken
• Virtuele 3D modellen
• Bovendien• Ook ontwerp in 3D
• Toepassingsvoorbeelden 3D modellen
• As-built documentatie technische installaties
• As built-plannen van de binnenruimten van een gebouw
• Gevelaanzicht geklasseerde gevel
• Controle van uitvoering
• Bepalen Prefab - toleranties
Bron: Realvisuals
• Bepalen Prefab - toleranties
Weergave van onregelmatigheden van bestaande gevel – nuttig voor fabrikant prefab gevels (bron: WTCB)
• Toepassingsvoorbeelden 3D modellen
• BIM• ‘intelligente’ objecten
• Integratie van as-built met ontwerp• Scan-to-BIM
• opnieuw modelleren in parametrische BIM-objecten
• continue archivering (toezicht, facility management, historiek)
• Scan-versus-BIM
• Vergelijking ontwerp - puntenwolk
• tijdens de verschillende stappen van de uitvoering
• afwijkingen van de toleranties vroegtijdig ontdekken
• Toepassingsvoorbeelden 3D modellen
• Basis voor de nieuwe werkmethodes • 3D-printen van beton, metaal, keramiek, kunststof
• Rechtstreeks printen
• vb. sierlijst namaken (restauratie)
• Printen van mallen
• CNC freesmachines
Käthe Kollwitz (German, 1867–1945). Trauerndes Ehepaar (GrievingParents). – gekopieerd door firma Renier via laserscanning – 3D model – 5 assige CNC freesmachine
• ≠ Opmetingstechnieken ~ ≠ Toepassingsgebied
• Graad van detail
• Nauwkeurigheid
• Volledigheid
• Kostprijs
• Toepasbaarheid op de site
• Benodigd versus beschikbaar tijdsvenster
• …
• Toestel meet
• horizontale richtingen
• verticale hoeken
• schuine afstanden (via laserstraal)
• Toestel berekent
• horizontale en verticale afstanden
• 3D-coördinaten
• Afstandsmeting: < 1 tot enkele seconden per punt
• Nauwkeurigheid afhankelijk van de omstandigheden
• Relatieve nauwkeurigheid: tot enkele mm
✓ hoge nauwkeurigheid (mm)
✓ gecodeerd meten semiautomatische creatie van plannen
✓ de operator kiest de punten
✓ contactloos meten mogelijk
✓ lage verwerkingstijd
✓ uitzetten van punten mogelijk
✓ beperkt aantal punten in een bepaalde tijdspanne
✓ veldwerk is tijdrovend
✓ fouten nemen toe met de afstand
•
• Basisprincipe
• afstandsmeting d.m.v. laserstraal
• registratie van vert. en hor. richting van laserstraal
• berekening 3D-coörd. via gereflecteerde laserstraal
• Line-of-sight toestellen
• meerdere scanposities noodzakelijk
• gevolg: koppeling van de individuele puntenwolken• met behulp van artificiële targets
• en / of via natuurlijke punten
• of door rechtstreeks te werken in bepaald coördinatenstelsel
• Statische laserscanning
• scanner op vaste positie tijdens data-acquisitie
• hoge nauwkeurigheid en puntdichtheid
• Dynamische laserscanning
• scanner op mobiel platform
• bijkomende positioneringsystemen • INS (Inertial Navigation System)
voor de oriëntatie
• GNSS voor de positiebepaling
• complexer en duurder
• lagere nauwkeurigheid en puntdichtheid
• Nauwkeurigheid statische laserscanning
• merk en type scanner• positienauwkeurigheid (1 sigma) per punt
• Leica C10: 6 mm, Leica P30/P40: 3 mm@50 m en 6 mm@100 m
• Trimble TX8: < 2 mm
• relatieve nauwkeurigheid na modellering: < 1 à 2 mm
• objectkenmerken• reflectiviteit ( ruwheid, kleur)
• context• invalshoek laserstraal, afstand object – scanner, …
• verwerking ruwe data
✓ zeer korte meettijd (50.000 tot 1.000.000 punten/sec)
✓ hoge graad van detail
✓ hoge nauwkeurigheid
✓ onmiddellijk expliciete 3D-coördinaten (puntenwolken)
✓ geen controle over het inmeten van individuele punten
✓ grote verwerkingstijd voor modellering + performante computers
✓ hoge kostprijs van hard- en software
• Geschikt voor binnen
• Veel verschillende types op de markt
• Resultaat vergelijkbaar met statische laserscanning
• Basisprincipe
• 3D-informatie uit 2D-foto’s• Overlap van 2 foto’s 3D model 3D coördinaten
• Resultaat: puntenwolk
• Paspunten nodig om puntenwolk metrisch te maken
• Klassieke fotogrammetrie
• Vrij ingewikkeld proces
• Dure gekalibreerde camera’s
• Structure from Motion (SfM)
• Voordeel t.o.v. klassieke fotogrammetrie• Geen camera kalibratie nodig
• Off-the-shelf camera’s
• Nadeel t.o.v. klassieke fotogrammetrie• Grotere overlapping nodig meer foto’s ‘zwaardere’ verwerking
• Nauwkeurigheid
• resolutie van de foto’s
• nauwkeurigheid van de paspunten
• vergelijkbaar met laserscanning
✓ hoge graad van detail
✓ nauwkeurigheid en precisie zoals klassieke methoden
✓ textuur en kleurinformatie
✓ geen controle over het inmeten van individuele punten
✓ grote verwerkingstijd voor genereren puntenwolk + modellering + performante computers
✓ vaak heel arbeidsintensief
✓ meer ruis dan bij laserscanning
✓ extra opmeting nodig om de puntenwolk metrisch te maken
Puntenwolk sporthal HoGent via laserscanning Puntenwolk sporthal HoGent via fotogrammetrie (SFM)
✓ Nauwkeurigheid
✓ Snelheid Opmeting
Verwerking
✓ Kennisniveau verwerking
✓ Ruis
✓ Kostprijs data acquisitie
✓ VisualisatieWerkelijke kleur
Textuur materialen
✓ Kennisniveau opmeting
• Line-of-sight methode • schaduwzones
• meerdere posities van laserscanner nodig
• Resolutie kiezen in functie van het eindresultaat• Wat is verwachte nauwkeurigheid van eindresultaat?
• Welke deliverables worden gevraagd?
Resolutie: horizontaal: 1 mm verticaal: 1 mm
Downsamplinghorizontaal: 2verticaal: 2
1/4 van originele puntenwolk resolutie 2 mm op 2 mm
Downsamplinghorizontaal: 4verticaal: 4
1/16 van originele puntenwolk resolutie 4 mm op 4 mm
• Data acquisitie
• line-of-sight methode
• vanop begane grond schaduwzone door balkon
• vanop het balkon gevel niet volledig zichtbaar
• meerdere scanposities per gevel/ per flat• op balkon (2 opstellingen)
• op begane grond (3 opstellingen)
• benodigde tijd
• ½ dag per gevel per appartement indien 1 appartement
• meerdere flats recuperatie meting begane grond
• Data acquisitie
• resolutie • balkon:
• 3 mm @ 4 m
• resolutie meestal < 3 mm
• grond • 10 mm @ 35 m
• afstand tot verdieping: ongeveer 35 m
• combineren van puntenwolken: resolutie meestal < 6 mm
• Dataverwerking• puntenwolken samenvoegen
• RMS targets: tussen 2 en 5 mm
• overbodige punten verwijderen• ruis (gevolg van neerslag, mixed edge, reflecties, voorbijgangers, …)• overbodige objecten in de buurt van het gebouw• binnenruimte wordt gemeten door het vensterglas
• produceren deliverables• “zuivere” puntenwolk• verticale, horizontale en andere doorsneden• 3D model
• meshes• solid model
Samenvoegen van de puntenwolken
achterzijde: 26.568.972 punten; 3 scanposities (2 op balkon + 1 op begane grond)kopgevel: 77.630.736; punten; 5 scanposities (2 op balkon + 3 op begane grond)totaal: 104.199.708 punten
Verwijderen van omgevingsruis en ruis binnenruimte
79.758.385 punten resterend overblijvende ruis t.g.v. reflecties door de vensters
kopgevel
76.727.708 punten resterend
kopgevel
Selectie van kopgevel verdieping 8
18.528.380 punten resterend
automatische herkenning in de puntenwolk van de buis voor regenwaterafvoer (blauw) – software: Leica Cyclone
Eenvoudige semi-automatische modellering
Zicht op het best passende vlak (blauw) door een deel van de puntenwolk (groen) van de gevel:evenveel punten voor als achter het vlak (stdev = 3 mm)
Eenvoudige semi-automatische modellering
mesh van detail op basis van puntenwolk met resolutie van 1 mm
aanzicht van detail (puntenwolk)
doorsnede van detail (puntenwolk)
horizontale sneden op een tussenafstand van 3 m (start op 1,30 m boven maaiveld)
m.v. + 1,30 m
m.v. + 4,30 m m.v. + 7,30 m m.v. + 10,30 m
m.v. + 13,30 m
• Software voor verwerking van puntenwolken
• Cyclone (Leica), Realworks (Trimble), 3D Reshaper, CloudCompare (open source), …
• Plugins of modules voor rechtstreekse verwerking van puntenwolken
• RECAP voor Autocad, Pythagoras, …
• Importeren van snede uit puntenwolk in CAD software
• .shp
• .dwg
• .las
• …
• Digitale reconstructie van as-is toestand binnen handbereik
• Vóór het meten, voldoende aandacht voor
• randvoorwaarden
• beoogd eindresultaat
• 3D ontwerp – scan-to-BIM – scan-versus-BIM - ….
• … er is geen weg terug