Dez
23
2011

Frohe Festtage

Liebe Leser,

das Team des FARO Laser Scanner Blogs wünscht Ihnen eine ruhige und besinnliche Weihnachtszeit. Wir hoffen, Sie haben sich in den letzten Monaten durch uns gut über die Chancen und Herausforderungen der 3D-Dokumentation informiert gefühlt. Unserem Team hat es viel Spaß gemacht, über die spannenden Projekte und intelligenten Lösungen der Anwender zu berichten. Auch für das neue Jahr nehmen wir uns vor, Ihnen die 3D-Dokumentation und ihre Möglichkeiten anhand von Geschichten aus dem Alltag näher zu bringen.

Zuvor möchten wir Ihnen einen guten Start ins neue Jahr wünschen – möge 2012 für Sie viele anspruchsvolle und aufregende Projekte bereithalten.

 

Ihr FARO Laser Scanner Blog Team

Dez
15
2011

Wo die Jahrhunderte übereinander liegen

Auf einer Felseninsel am Ufer des Genfersees gelegen, zieht das Chateau Chillon jährlich über 300.000 Besucher aus aller Welt. Das Schweizer Schloss  hat die Jahrhunderte überdauert und wurde dabei immer wieder umgebaut – meist ohne Pläne. Der FARO Laser Scanner ermöglichte die erste umfangreiche 3D-Dokumentation der Anlage.

Archäologe vermisst Schloss mit Hilfe des FARO Laser Scanners

Die erste historische Erwähnung des Schloss Chillon wird ins Jahr 1005 datiert. Auch die ältesten, heute noch sichtbaren Bebauungen stammen aus dem 11. Jahrhundert, Teile des inneren Burgbezirks etwa, oder der Hauptturm. Über die Jahrhunderte wechselten die Hausherren: Sie bauten die Wasserburg nach ihren Vorstellungen um, legten neue Verteidigungsvorrichtungen an. Aus Platzmangel, die Insel misst nur 120×45 Meter, wurde zumeist auf- und ineinander gebaut. Vom Schloss existieren keine vollständigen Pläne. Der Archäologe Olivier Feihl, Gründer und Inhaber von Archeotech in Epalinges bei Lausanne, wurde beauftragt das Schloss zu vermessen. Er nutzte dafür den FARO Laser Scanners LS 880. Das Ergebnis waren millimetergenaue Pläne und Mauern des Chateaus. [weiterlesen …]

Dez
14
2011

3D Dokumentation der 1200 qm überspannenden Stahlkonstruktion des Glasdaches der Leibniz-Universität Hannover

Digitales Aufmaß mit FARO Laser Scanner Focus3D. War das dreidimensionale Aufmaß von Bauwerken bisher sehr aufwändig, teuer und fehleranfällig, gelingt die Datenerfassung mit der neuesten Generation von 3D-Laser Scannern einfach, präzise und schnell. Ganze Gebäude und deren Einbauten lassen sich mit ihrer Hilfe vollständig und maßgenau in digitale Modelle übertragen. Die aktuellen Scanner erfassen bis zu einer Million Messpunkte pro Sekunde, wodurch Oberflächen bis zu einer Entfernung von etwa 50 Metern detailliert und hoch aufgelöst wiedergegeben werden können. Die äußerst geringen Maßabweichungen von ca. 0,1 Prozent liegen dabei innerhalb der im Bauwesen geforderten DIN-Toleranzen.

Jetzt lassen sich die 3D Daten auch vom Endnutzer komfortabel bearbeiten, da die Computer-Hardware leistungsfähiger und direkter CAD Import dank Autodesks Punktwolke-Engine für Autocad und Revit Architecture möglich geworden ist. Dadurch entfällt die teure externe Aufbereitung der Daten und die Kosten sinken auf ein ähnliches Niveau wie bei klassischen Aufmaßverfahren. Damit ist das bisherige Nischendasein der 3D-Dokumentation für viele Anwendungsbereiche beendet: 3D Dokumentation wird den bisherigen Umgang mit Bestandsdaten revolutionieren! Räumliche Gebäudemodelle haben gegenüber der klassischen 2D-Bestandsaufnahme zahlreiche Vorteile. Weil im räumlichen Modell alle Informationen dreidimensional vorliegen, sind multifunktionale Anwendungen möglich.

Die Spanne reicht dabei von einfachen Maß und Flächenberechnungen bis hin zur stereoskopischen Navigation im virtuellen Gebäude. Weil der Scanner sämtliche sichtbaren Strukturen von Gebäuden und Bauteilen erfasst, entstehen vollständige und lückenlose Datensätze, die interdisziplinär genutzt werden können. Informationen, die für den jeweiligen Anwendungsfall nicht benötigt werden, können gelöscht werden, um wichtige Details freizulegen und die Dateigrößen gering zu halten. Die Einsatzbereiche sind überaus vielfältig, denn überall, wo exakte geometrische Ermittlungen der Umgebung und eine schnelle Visualisierung derselben benötigt werden, ist die optische 3D-Vermessung mit Hilfe der 3D Dokumentation konkurrenzlos.

Das Projekt Im Rahmen der energetischen Sanierung des Lichtdaches über dem denkmalgeschützten Innenhof des Welfenschlosses wurde eine Neuverglasung aus einer Aluminium-Profilkonstruktion mit hochwärmegedämmten Schüco-Elementen ausgeführt. Diese sind auf den Lichthof von einer überspannenden Stahlkonstruktion, mit einer Größe von ca. 1200 qm, aufgelagert. Die Bestandsunterlagen des räumlichen Tragwerkes aus Stahlrundrohr und Doppel-I-Profilen waren zu alt und ungenau, um alle notwendigen Maße zu erhalten. Nach abwägenden Überlegungen entschied sich der ausführende Betrieb, Masche Metallbau aus Langenhagen, für die Bestandserfassung per 3D-Dokumentation. Diese Dienstleistung wurde vom Architekten J. Rechenbach, mit seinem Büro Laser Scanning Architecture, erbracht. Dazu wurde die Unterkonstruktion aus Stahl mit 12 Einzelscans dreidimensional vermessen und die Scandaten zur Werkplanung an die hauseigene CAD-Abteilung übergeben.

Durch dieses Verfahren konnte innerhalb von zwei Werktagen das digitale 3D-Abbild der kompletten Geometrie erstellt und übergeben werden. Die Einsatzdauer des Laser Scanners vor Ort betrug sogar nur 3 Stunden. Ein manuelles Aufmaß hätte ca. 40-60 Arbeitsstunden gedauert, jedoch ohne die Sicherheit, alle Maße detailgenau ermittelt zu haben.
Diese Zahlen belegen, dass die Methode der 3D-Dokumentation nicht nur präzise und schnell, sondern auch höchst wirtschaftlich ist! Visualisierung der 3DPunktwolke mit SCENE von FARO und Autodesk Navisworks Eine anschauliche Visualisierung wurde mit verschiedenen Softwarelösungen realisiert. Zum einen bietet die FARO Software SCENE einen fotorealistischen Anzeigemodus der aufgenommenen Daten, darüber hinaus wurde der Scan auch in Autodesk Navisworks eingelesen. Hier besteht die Möglichkeit, die Daten des Laserscans mit 3D-Daten, aus anderen Quellen, zu vereinen. Dadurch lässt sich ein Soll-Ist- Vergleich durchführen, bei dem die Scandaten mit der neu erstellten CAD-Planung überlagert dargestellt und Abweichungen sofort sichtbar werden. Somit können schon in einer frühen Phase Planungsfehler systematisch vermieden und dadurch der Bauablauf optimiert werden. In diesem Fall wäre die Fehlproduktion eines einzigen großformatigen Aluminium-Glaselementes teurer gewesen, als die gesamte 3D-Vermessung des Objektes!

AutoCAD Architecture als optimales Tool zur Weiterverwendung der Daten Die Detailzeichnungen entstanden in der CAD-Abteilung von Masche Metallbau im 2DModus mit Autocad Architecture. Dazu wurde das 3D-Punktwolkemodell an beliebigen Stellen in „Scheiben“ geschnitten, um die wahre Geometrie der Stahlunterkonstruktion an der jeweils gewünschten Position anzuzeigen und die Glaselemente der Überdachung entsprechend zu planen. Dabei wurde der frei erhältliche Zusatz-Plugin von Autodesk, Point Cloud Extraction, direkt in Autocad angewendet. Blitzschnell lässt sich damit das komplexe 3D-Modell auf beliebige 2D-Inhalte reduzieren. Das Verfahren ist sehr intuitiv und einfach. So konnten alle gewünschten Maße entnommen und die 2D-Details zügig erarbeitet werden.

FAZIT
Die erfolgreiche Fertigstellung der Baumaßnahme dokumentiert nun, wie präzise die Daten der digitalen Vermessung sind und welch hohen Nutzen die 3D Dokumentation für Anwendungen des Bauens im Bestand und des baulichen Denkmalschutzes bietet. Gerade bei komplexeren Geometrien und älteren Bauten, an denen Verformungen aufgetreten sein können, bildet die 3D Dokumentation den As-Built Zustand exakt ab und bietet dadurch eine hohe Planungssicherheit für einen optimierten Bauprozess.

Dez
13
2011

FARO Laser Scanner ermöglicht Änderungen an historischer Kathedrale in England

Im Südosten Englands, etwa 35 Kilometer außerhalb Londons, steht die Abtei von St. Albans. Grundriss und Struktur der Kathedrale stammen zu großen Teilen noch aus dem 11. Jahrhundert. Jedoch wurde die Kathedrale im Laufe der Zeit häufig umgebaut. Nun wurden Mittel- und Seitenschiffe mit einem Laser Scanner vermessen. Die so entstandene 3D-Dokumentation soll helfen, die Abtei auf die Bedürfnisse der heutigen Gemeinde anzupassen.

3D-Dokumentation der St. Albans Kathedrale

Die Abtei wurde im Jahr 793 gestiftet. Namenspatron ist der römische Soldat Alban, der erste christliche Märtyrer Englands. Im Mittelalter avancierte sie zu einem der reichsten und mächtigsten Klöster der britischen Inseln. Im 11. Jahrhundert entstand der normannische Bau der “Cathedral Church of St Albans”. Bis heute ist die Kathedrale noch eine wichtige Pilgerstätte für Gläubige aus dem ganzen Land. Gleichzeitig muss die Abtei als Veranstaltungsort den Ansprüchen der lokalen Gemeinde genügen. Die Gemeindeleitung entwarf daher Pläne zur Änderung des Mittelschiffs. Der Umbau sah eine Ver­größerung der Bühne, eine Überarbeitung der Sitzanordnung, sowie die Versetzung des Taufbeckens vor. Eine detaillierte 3D-Dokumentation per Laser Scanner lieferte die, für die genaue Planung erforderlichen, Informationen. [weiterlesen …]

Dez
07
2011

Video: 3D-Dokumentation im „Herzen Englands“

Als Cotswolds wird eine hügelige Region Englands bezeichnet, die sich vom Südwesten zum Nordosten der Insel erstreckt. Mit ihren mehr als 2000qkm ist sie die größte „Area of Outstanding Natural Beauty“. Hinter dieser Klassifizierung, als „Gebiet von außerordentlicher natürlicher Schönheit“, verbergen sich eine Reihe von Landschaften in England, Wales und Nordirland, die unter besonderem Schutz stehen. Die Cotswolds ist die bekannteste AONB und wird häufig als das „Herz Englands“ bezeichnet.

3D-Dokumentation des ersten Passivhauses Englands

Doch die Gegend ist noch aus einem anderen Grund einen Besuch wert: Auf einem der Cotswolds-Hügel wurde das erste zertifizierte Passivhaus Englands gebaut. Für das Haus wurde eine alte Scheune restauriert und angrenzend ein neues Gebäude errichtet. Das gewagte Design des Neubaus steht im starken Kontrast zur historischen Stätte. Mit Hilfe des FARO Laser Scanner Photon 80 wurden die 3D-Daten das Haus erfasst und das Project realisiert:

Dez
06
2011

Mythologie trifft High-Tech

Im Hinduismus wird das älteste Gottespaar durch Stier und Kuh versinnbildlicht. Seitdem steht das Rind unter einem besonderen Schutz: Die lebende Kuh wird verehrt, der Stier ist das Begleittier mehrerer Gottheiten. Auch Shiva, Gott der Zerstörung, nutzt als Reittier einen Stier, Nandi genannt. Der Stier fungiert in jedem Shiva-Tempel als Schwellenhüter. Eine Hindu-Gemeinde in Südindien hatte sich zum Ziel gesetzt, eine riesige Nandi-Statue zu errichten. Die neue Statue sollte sowohl die Götter zufrieden stellen, als auch neue Gläubige anziehen. Nach mehreren misslungenen Versuchen griff die Gemeinde auf die Expertise eines Ingenieurbüros und die 3D-Dokumentation zurück.

Innovative 3D-Dokumentation trifft auf jahrtausendealte Religion

Traditionell steht in jedem Tempel des Hindu-Gottes Shiva eine Nandi-Statue, gegenüber dem Haupt-Schrein. Gläubige beten zuerst zu Nandi, bevor sie sich Shiva zuwenden. Für seine Gemeinde in Coimbatore wünschte sich der Sadhguru, das spirituelle Oberhaupt, eine riesige Nandi-Statue. Sie sollte wie keine zweite im Land sein und mehr als 500 Jahre überdauern. Eine Herausforderung für die Konstrukteure, denn sie hatten bereits schlechte Erfahrungen mit überdimensionierten Shiva-Statuen aus Stein gemacht. Die Götzenbilder waren ohne die Hilfe von Laser Scannern und CAD-Modellen errichtet worden und entsprachen nicht den Vorstellungen der Auftraggeber. Auf der Suche nach einer verlässlicheren Lösung für das neue Vorhaben beauftragten sie das Ingenieursbüro VectraFORM. Die Ingenieure schlugen vor, die Arbeiten mit Laser Scannern zu unterstützen. Zudem sollte die Nandi-Statue aus Metall konstruiert werden, da sich Stein als Material als ungeeignet erwiesen hatte.

Eine Nandi-Statue in Chamundi*

Laser Scanner im Einsatz

Aus Fotografien verschiedener Tiere entwarfen Künstler ein Gipsmodell eines Idealtypus. Der Entwurf ist einem aufstehenden Stier mit ausgestrecktem Vorderlauf nachempfunden. Diese Haltung symbolisiert in der Mythologie, dass das Tier seinen Meister Shiva erkennt. Das Modell war im Maßstab 1:6 erstellt, die fertige Statue sollte 4x6x8m messen. Die Studie wurde per Laser Scanner vermessen und das CAD-Modell auf die Endgröße hochskaliert. Mit Hilfe dieses Zwischenergebnisses berechnete das Ingenieursteam Gewicht und Statik der Statue. Ein ähnlicher Prozess wiederholte sich: Das Projektteam der Gemeinde, ungeübt im Umgang mit der CAD-Software, bevorzugte es, an einem physischen Modell zu arbeiten. Aus dem Modell wurde nun, in Originalgröße, in eine Wachsstatue gegossen.

Konstruktion der Statue nutzt 3D-Dokumentation

Das Team erhitzte und veränderte Bereiche des Wachsmodells, bis es mit der endgültigen Form zufrieden war. Auch dieses Resultat wurde per Laser Scanner erfasst. Da der Laser Scanner den Boden des Modells nicht vermessen konnte, wurde dieser per Post-Processing in der 3D-Dokumentation ergänzt. Zur Debatte stand, die Statue aus einem Stück zu gießen. Die geringe Anzahl an Gießereien in der Gegend war nicht der einzige Grund, der dagegen sprach. So waren Haltung des Tieres und Statik ungeeignet für einen Guss. Der schwere Kopf musste gesondert gestützt werden. Die Gemeinde merkte zudem an, dass eine händisch gebaute Statue bei den Göttern mehr Anklang findet. So wurde nur der Kopf der Statue aus sieben Stücken gegossen. Der Körper wurde zuerst aus einem Skelett aus 16mm Bewehrungsstäben geformt und anschließend mit 8mm Stahlblech überzogen. Die mit Hilfe des Laser Scanners erstellten Pläne stellten sicher, dass die Konstruktion dem Wachsmodell gleicht und stabil ist.

Dank 3D-Dokumentation konnte das Kunstwerk realisiert werden. Die Errichtung der Statue war ein voller Erfolg. Der Sadhguru des Tempels weihte sie in einer feierlichen Zeremonie vor 250.000 Menschen ein.

*(Bild: Rameshng / flickr)



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