Hoe een gebouw te scannen

Het uitvoeren van technisch en geodetisch werk vereist het gebruik van speciale apparaten. Voor hun productie worden de nieuwste prestaties van vele takken van de wetenschap gebruikt, waaronder optica, elektronica en mechanica. Een van de recente uitvindingen was het elektronische laser reflectorloze totaalstation. Zo’n apparaat vereenvoudigde het uitvoeren van veel geodetische taken aanzienlijk en verhoogde de efficiëntie van het werk van specialisten op het gebied van architecturale metingen. In vergelijking met eerder gebruikte meetsystemen heeft het verschijnen van een nieuw type totaalstation de productiviteit verdrievoudigd. Hoe scan je een kamer? Laten we hieronder eens kijken.

Hoewel nieuwe apparaten pas recent verschenen zijn, konden ze al snel niet aan alle eisen van de moderne bouw voldoen. Er was niet alleen behoefte aan de nauwkeurigheid van coördinatenmetingen, maar ook aan het bouwen van digitale modellen van objecten. Zoals in de praktijk bleek, vereist dit veel meer informatie dan standaard totaalstations kunnen bieden. Driedimensionale laserscanning van gebouwen is de enige optimale oplossing voor dit probleem geworden. Hiermee kon maximale detaillering van objecten worden bereikt, waardoor nauwkeurige digitale modellen en beelden konden worden verkregen.

Wat is laserscanning?

3D laserscanning van objecten is de nieuwste methode om 2D- en 3D-modellen van de omringende ruimte te verkrijgen. Tijdens de werking van de apparaten wordt een puntenwolk met ruimtelijke coördinaten gecreëerd, die uiteindelijk een driedimensionaal beeld oplevert.

Hoe scan je een gebouw in 3D? Het werkingsprincipe van een laserscanner kan worden vergeleken met de werking van een radar. Het bestaat uit het uitzenden van een laserstraal met een hoge frequentie en de reflectie ervan op een oscillerende spiegel. Zo bereikt de straal het object en keert dan weer terug naar het startpunt. Op dat moment registreert het apparaat de terugkeertijd, waaruit het gegevens ontvangt over de afstand waarop het object zich bevindt. Dit creëert een puntenwolk. Tegelijkertijd is het de moeite waard te vermelden dat het apparaat meerdere stralen tegelijk kan uitzenden, dat wil zeggen dat het onmiddellijk informatie over een aanzienlijk deel van het object kan verkrijgen.

In tegenstelling tot het gebruik van een totaalstation is deze meetmethode contactloos en hoog geautomatiseerd. Het apparaat bevat een speciale servomotor die zelfstandig de meetkop in horizontale en verticale vlakken draait. De specialist hoeft geen knoppen meer in te drukken om de afstandsmeter in te schakelen of de ontvangen coördinaten te registreren, geen doel te zoeken door het oculair van het totaalstation, apparatuur van de ene plaats naar de andere te verplaatsen, enzovoort. Nu kunnen alle noodzakelijke metingen vanaf één punt worden gedaan zonder nauwkeurigheid op te offeren.

Hoofdtypen laserscanning

Afhankelijk van de complexiteit van het object, de grootte en technische kenmerken kunnen de volgende typen laserscanning worden aangeboden:

1. Terrestrische laserscanning. Dit wordt uitgevoerd met een statisch apparaat. Visualisatie van het object gebeurt door het richten van het vizier, of door voorafgaand scannen met een lage dichtheid van coördinatenpunten. Vervolgens vindt een gedetailleerdere modellering van elk afzonderlijk oppervlak plaats en worden alle verkregen gegevens verzameld in één dataset. Dit type werk vereist geen installatie van extra reflectoren, markeringen of merktekens.
2. Mobiele scanning. Het opnemen gebeurt met dezelfde apparaten, maar deze zijn bevestigd aan het voertuig. Dit voertuig beweegt zich langs de vastgestelde route om de benodigde gegevens te verzamelen. De apparaten zelf hebben ingebouwde kantel- en trillingscompensatoren en zijn ook zeer stevig bevestigd aan hun “drager”. Dit alles helpt om onnauwkeurigheden te voorkomen die kunnen ontstaan door het scannen in beweging.
3. Luchtverkeersscanning. Dit type werk wordt beschouwd als het snelste en meest gedetailleerde. U kunt een bepaalde indeling instellen om 3D-scanning van een gebouw met infrastructurele objecten, het aardoppervlak, gebouwen, enzovoort uit te voeren.

Typen en kenmerken van laserscanners

De laser 3D scanner kan tot een miljoen metingen in één seconde uitvoeren. De resulterende puntenwolk kan vervolgens als een 2D- of 3D-beeld worden weergegeven. De belangrijkste kenmerken van het apparaat zijn nauwkeurigheid, bereik, snelheid van gegevensverzameling en het kijkhoek. De keuze voor een bepaalde scanner hangt af van de technologische eisen van het te bestuderen object.

 De volgende opties zijn momenteel beschikbaar:

1. Scanners met middellang bereik. Bereik tot 100 m, een fout van enkele millimeters is acceptabel.
2. Scanners met lang bereik. Bij gebruik is een fout van enkele millimeters tot enkele centimeters toegestaan, ze werken met een bereik van honderden meters.
3. Geodetische scanners. Bereik – meer dan een kilometer, fout – tot een decimeter.

Toepassingsgebieden van driedimensionale modellering

Driedimensionale scanning van objecten maakt het mogelijk om digitale modellen te creëren van niet alleen individuele gebouwen en constructies, maar ook van complete complexen of gebieden. U krijgt nauwkeurige gegevens, zelfs bij het werken met complexe architectonische vormen. Er zijn verschillende wetenschappelijke onderzoeken, restauratie van monumenten waar deze methoden worden toegepast.

Laserscanning wordt ook gebruikt om de volgende problemen op te lossen:

• Het creëren van een driedimensionaal kadaster van onroerend goed;
• ontwerp- of topografisch onderzoek van infrastructuurelementen, industriële faciliteiten;
• het maken van 3D reliëfmodellen, complexe technologische objecten;
• bewaring van gegevens over architectonisch erfgoed;
• opname van gevels van elke complexiteit;
• monitoring van objecten;
• gegevens verzamelen voor verder gebruik.

Eigenlijk is laserscanning van gebouwen en constructies een universele technologie, maar er zijn een aantal taken waarvoor het de enige mogelijke oplossing is. Bijvoorbeeld bij het ontwerpen van de reconstructie van een gebouw of het bewaken van de bouw ervan, biedt alleen deze methode de mogelijkheid een actuele digitale model op elk stadium te verkrijgen. Ook garandeert hoge automatisering meer nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van informatie bij architectonische metingen en geodetische opnames van interieurs en gevels van gebouwen.

Speciaal vermeld verdient het gebruik van laserscanning bij het opnemen van transportinfrastructuurobjecten. Het voordeel van deze methode is dat het niet nodig is het verkeer stil te leggen om het te gebruiken. Zo kunt u gegevens verkrijgen over de staat van verschillende transportfaciliteiten – bruggen, tunnels, wegen – zonder enig ongemak. Dit is vaak noodzakelijk voor het maken van topografische plannen, elektronische databases, ontwerp van reconstructie- of reparatiewerkzaamheden.

Terrestrische laserscanning maakt geodetische controle in de mijnbouw mogelijk. Met behulp van moderne instrumenten is het mogelijk nauwkeurige gegevens te verkrijgen over mijnen, tunnels, open werken, enzovoort. Tegelijkertijd kunnen aardverschuivingsprocessen worden bewaakt en kan de stabiliteit van de wanden worden gecontroleerd.

In de archeologie is 3D laserscanning van gebouwen gewild om nauwkeurige gegevens over de te bestuderen monumenten te bewaren. Deze informatie kan worden gebruikt voor wetenschappelijke doeleinden en als virtueel museum. Scannen wordt ook gebruikt om vondsten en opgravingen vast te leggen.