Jul
26
2012

Airborne Laserscanning: Legendäre Ciudad Blanca entdeckt

Eine Meldung sorgte in Mittelamerika zuletzt für Schlagzeilen. Wissenschaftler glaubten eine verschollene Stätte an der Küste von Honduras entdeckt zu haben: die sagenumwobene Ciudad Blanca. Der Legende nach ist die „weiße Stadt“ Geburtsort des Quetzalcoatl. Mehreren mesoamerikanischen Kulturen war die gefiederte Klapperschlange eine Gottheit. Über die Jahrhunderte berichteten viele Abenteurer von der Entdeckung der Stadt. Doch die neueste Meldung hat eine andere Qualität. Die Wissenschaftler machten ihren Fund durch den Einsatz modernster Technik. Sie überflogen das Gebiet und erfassten es mit einem Laserscanner.

La Ciudad Blanca: das Eldorado Honduras‘

In 1526 überlieferte Cristobol de Pedraza als Erster die Legende in die Alte Welt. Pedraza war Bischoff von Honduras. In einem Brief an den König von Spanien erzählte er von einer Reise zur Miskitoküste. Dort will er von einem Berg aus eine große Stadt mitten im Dschungel gesehen haben. Sein Konvoi berichtete, dass die Herrscher dort von goldenem Geschirr äßen. Auch Conquistador Hernan Cortes stieß bei seinen Feldzügen bereits auf ähnliche Mythen. Über die Jahrhunderte wuchs die Legende. Reporte von Abenteurern zeugten von goldenen Statuen oder schmuckvoll verzierten weißen Steinen, die der Stadt ihren Namen einbrachte. Allein Beweise fehlten.

Airborne Laserscanning als Regierungsprojekt der USA

Die Ciudad Blanca in der 3D-Dokumentation (Bild: University of Houston & National Science Foundation)

Auch in der jüngsten Geschichte machten sich Wissenschaftler auf, die Ciudad Blanca zu finden. Auf Grund der Größe des Dschungels ein schier aussichtsloses Unterfangen. Bis vor wenigen Jahren bestand die einzige Möglichkeit der Erforschung darin, sich mit der Machete durch das Dickicht zu kämpfen. Nun bietet sich Airborne Laserscanning als Alternative an. Die Methode der luftgestützten 3D-Dokumentation ist besonders in den USA auf dem Vormarsch. Die Regierung investiert massiv über die National Science Foundation in die Technologie. Airborne Laserscanning soll in Katastrophengebieten oder zur Dokumentation hinter feindlichen Linien eingesetzt werden.

25 Jahre Forschung in vier Tagen überholt

Airborne Laserscanning kommt aber auch in der Archäologie vermehrt zum Einsatz. Bereits in 2009 unterstützte die National Science Foundation die Suche nach alten Maya-Stätten in Belize. In nur vier Tagen fanden die Wissenschaftler dank des Airborne Laserscannings Ruinen, die sie in 25 Jahren Forschung nicht finden konnten. Im Frühjahr überflogen sie 160 Quadratkilometer des Dschungels von Honduras. In jeder Sekunde schickt der Laserscanner mehr als 100.000 kurze Lichtimpulse zum Boden. Der Scanner misst die Laufzeit, die das Licht nach der Reflexion benötigt, um wieder beim Flugzeug anzukommen. Daraus lässt sich sich die Entfernung zu einzelnen Punkten messen. Aus den Ergebnissen entsteht ein Höhenprofil.

Airborne Laserscanning bringt Ergebnisse in Minuten

Die Technologie erkennt Höhenunterschiede zwischen einzelnen Punkten von 10 Zentimetern. Abweichungen zu GPS-Koordinaten betragen nur bis zu 20 Zentimeter. „Die Ergebnisse sind quasi schritt-genau“, sagt Bill Carter. Der Ingenieur entwickelt an der Universität von Houston die Technologie hinter dem Airborne Laserscanning. In der fertigen 3D-Dokumentation sind viele Details erkennbar. Von Menschen geschaffene Strukturen sind sofort sichtbar. Die Ruinen der Ciudad Blanca entdeckten die Wissenschaftler innerhalb von 5 Minuten. Zu den archäologischen Arbeiten vor Ort werden sie deutlich länger brauchen. Dann müssen sie sich doch wieder mit der Machete durch den Dschungel kämpfen. Dank des Airborne Laserscanning wissen sie aber genau, wo sie suchen müssen.

Mehr zur Entdeckung der Ciudad Blanca mit Hilfe von Airborne Laserscanning lesen Sie auf LiveSCIENCE.

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Jul
22
2012

FARO Laser Scanner Focus3D gewinnt den begehrten red dot award

red dot awardIm renommierten Wettbewerb um den red dot design award konnte sich der FARO Laser Scanner Focus3D in der Produktkategorie „Industrie und Handwerk“ durchsetzen. Eingereicht wurden in diesem Jahr rund 4.500 Produkte in 19 unterschiedlichen Kategorien.

Die Produkte wurden unter anderem hinsichtlich ihres Innovationsgrades, ihrer Funktionalität und Selbsterklärungsqualität, ihrer formalen Qualität sowie Langlebigkeit bewertet. Diese sind von den Jury Teams vor Ort eingehend begutachtet und getestet worden.

Sehen Sie das Video: red dot award – the best of the best 2012

Jul
19
2012

Gefahrenzone Versorgungstechnik bei Erdbeben, 3D-Dokumentation hilft bei Nachrüstung

Ein häufig übersehenes Problem in der baulichen Erdbebenvorsoge ist die Versorgungstechnik. Gerade in den USA gibt es viele Landstriche, die regelmäßig von Erdbeben heimgesucht werden. Folglich gibt es immer strengere Vorschriften. Fabriken werden strukturell nachgerüstet. Die Versorgungstechnik bleibt häufig außen vor, auch weil für viele Bereiche gar keine Vorschriften existieren. Versicherungsanbieter, die Kosten für Arbeitsausfälle abdecken, lassen diese Lücke schließen. Ingenieurbüros untersuchen die Stabilität der Versorgungstechnik in großen Fabriken testen. Daryl Johnson und Ernie MacQuarrie von Summit Engineering and Design setzen dabei den Laserscanner FARO Focus3D ein. Im STRUCTUREmag sprechen sie über ihre Vorgehensweise und Herausforderungen bei der 3D-Dokumentation.

Vorteile der 3D-Dokumentation bei der Nachrüstung in der Versorgungstechnik

Versorgungstechnik in der 3D-Dokumentation
Versorgungstechnik in der 3D-Dokumentation

Die Vorteile der 3D-Dokumentation sind hier vielfältig. Die Ingenieure müssen keine Laufstege unter der Decke mehr erklimmen, um Lüftungsschächte und Leitungen aus der Nähe zu vermessen. Der Laserscanner vermisst die Anlage nicht nur in einem Bruchteil der Zeit, sondern auch genauer. Die 3D-Dokumentation deckt auch schwer erreichbare Stellen ab. Hier gilt die Regel: Was sichtbar ist, ist auch vermessbar. Das ist besonders hilfreich, wenn sich die Versorgungstechnik hinter einer abgehangenen Decke versteckt. Die umfassenden Ergebnisse der 3D-Dokumentation stehen den Ingenieuren langfristig zur Verfügung. Dadurch entfallen mehrfache Trips zur Anlage. Das senkt Kosten. Zur Nachrüstung entwerfen Designer Bauteile am PC. Die Passgenauigkeit wird in der 3D-Dokumentation überprüft.

Den kompletten Artikel „Applying 3D Laser Scanning to MEP Seismic Restraint Retrofits“ finden Sie im STRUCTUREmag.

Jul
12
2012

3D-Dokumentation hilft bei der Bestandsdokumentation von Ölplattformen

Die ersten Offshore-Plattformen zur Ölförderung wurden in den späten 1930er-Jahren errichtet. Seitdem sind viele Milliarden Barrel Öl gepumpt und durch Pipelines geflossen. Zwar ist das Prinzip heute noch dasselbe, die Technik hat sich aber stetig weiterentwickelt. Plattformen müssen modernisiert werden; auch, um der gestiegenen Nachfrage gerecht zu werden. Häufig fehlen hier jedoch detaillierte Pläne. Ölfirmen setzen auf 3D-Dokumentation.

3D-Dokumentation minimiert Verluste

Für Plattformen, die vor dem Zeitalter der CAD-Konstruktion gebaut wurden, liegen oft keine Baupläne vor. Auch Plattformen, für die detaillierte Pläne vorliegen, wurden später oft geändert und umgebaut. Arbeiter entfernen oder tauschen an allen Anlagen regelmäßig Rohre, Ventile und Reduzierstücke. Sturmschäden erfordern den Umbau ganzer Bereiche. Alte Pläne geben selten den tatsächlichen Ist-Zustand wieder. Anpassungsarbeiten werden so auf Grundlage ungenauer Daten geplant. In allerletzter Minute müssen dann vor Ort ständig Änderungen vorgenommen werden. Das ist nicht nur ärgerlich. Es kann in der Ölbranche zu Kosten in Millionenhöhe führen. Verlorene Produktionszeit ist teuer. 3D-Dokumentation minimiert diese Verluste.

Laserscanner arbeitet schnell und kosteneffizient

Patterson & Dewar (PD) Engineers beraten seit Jahrzehnten Kunden in der Energiebranche zu Planung, Bau und Erhalt ihrer Anlagen. Dabei setzen sie auf Laserscanner von FARO. Die portablen Laserscanner werden mit einem Helikopter zur Plattform geflogen. “Scanner sind heutzutage so klein und schnell geworden, dass wir die Anlage vor Ort in einem Bruchteil der bisher benötigten Zeit scannen können“, so Ron Bouman von PD Engineers. Tatsächlich dauern einzelne Scans nur wenige Minuten. Der Laser Scanner LS, mit dem PD Engineers arbeiten, erfasst seine Umgebung mit einer Abtastgeschwindigkeit von 120.000 Punkten pro Sekunde. Während der 3D-Dokumentation läuft der Betrieb auf der Anlage weiter. Die tägliche Nutzung der Plattform wird nur minimal beeinträchtigt. Bouman: „Wir reduzieren die Unannehmlichkeiten für unsere Kunden.“ [weiterlesen …]

Jul
05
2012

Gewicht eines Dinosauriers mit 3D-Dokumentation bestimmt

Im Berliner Museum für Naturkunde steht die weltweit größte Skelettrekonstruktion eines Dinosauriers. Das Exemplar eines Giraffatitans wurde als Fossil des Jahres 2012 ausgezeichnet. Die Pflanzenfresser erreichten eine Gesamtlänge von bis zu 26 Metern und zählen damit zu den größten Landtieren der Erdgeschichte. Doch während sich die Ausmaße der Dinosaurier anhand ihrer Skelette nachvollziehen lassen, konnten Wissenschaftler bisher nur Vermutungen über das Lebendgewicht anstellen. Bill Sellers von der Universität Manchester setzte nun erstmals einen Laserscanner zur Gewichtsbestimmung von Dinosauriern ein.

Herkömmliche Berechnungsmethoden sind zu ungenau

Skelett des Giraffatitans im Naturkundemuseum Berlin (Foto Axel Mauruszat)
Skelett des Giraffatitans im Naturkundemuseum Berlin (Foto Axel Mauruszat)

Das Gewicht prähistorischer Lebewesen wird in der Regel über zwei Verfahren bestimmt: ein Vergleich der Knochen mit denen einer vergleichbaren heutigen Spezies. Hierbei wird darauf vertraut, dass das Gewicht dementsprechend skalierbar ist. Die zweite Alternative ist etwas genauer: Wissenschaftler zeichnen eine Lebendkonstruktion des Tiers und berechnen dessen Volumen. Über die (vermutete) Dichte erhalten sie die Masse.

Laserscanning vielversprechende Alternative

Beide Methoden sind sehr fehleranfällig. Sellers ging beim Giraffatitan jedoch ähnlich der zweiten Variante vor. Mit einem Laserscanner vermaß er das Skelett in Berlin. In der 3D-Dokumentation legt eine Software eine Haut über das Skelett. So lässt sich das Gewicht eines ausgemergelten Tiers berechnen. Ein eher unrealistisches Ergebnis. Der Clou: Sellers testete diese Vorgehensweise an 14 Säugetieren, von Wildschweinen bis hin zu Elefanten. Auch hier lagen die Ergebnisse unter den Durchschnitten der jeweiligen Spezies. Allerdings lagen die Ergebnisse konstant unter dem Schnitt. Die Methode unterschlug stets 21%.

3D-Dokumentation lässt Giraffatitan wieder auferstehen

Das geschieht zuverlässig, da bei der Berechnung in der 3D-Dokumentation Muskeln, Fett und Organe fehlen. Deren Zusammensetzung ist bei allen Säugetieren ähnlich. Ob sich der Ansatz problemlos von Säugetieren auf Dinosaurier übertragen lässt, ist fraglich. Doch mit dem 21%-Aufschlag kam Sellers beim Gewicht des Giraffatitans auf 23,2 Tonnen. Und das unterstützt die jüngsten Vermutungen ohne Einsatz eines Laserscanners, die das Gewicht des Dinos auf 23 Tonnen schätzten.

Laserscanning händischer Berechnung überlegen

Zwar gibt es noch Diskussionen in der Fachwelt über die Validität der Ergebnisse. Sellers Ergebnisse zeigen aber, dass die Methode Zukunft hat: Bei der händischen Berechnung über das Volumen spielt immer ein großer Teil Subjektivität bei der Lebendkonstruktion mit. Sellers schafft durch den Laserscanner und die 3D-Dokumentation – für die Wissenschaft existenzielle – harte Fakten.

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