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