Erschließung des Scan-to-BIM-Prozesses durch 3D-Laserscanning für präzise BIM-Modelle

Das Baugewerbe hat in relativ kurzer Zeit einen bedeutenden Transformationsprozess durchlaufen, wobei viele technologische Fortschritte die bisherigen Methoden und Arbeitsabläufe völlig umgestaltet haben. Der Scan-to-BIM-Prozess ist ein solcher Fortschritt, der einen revolutionären Ansatz zur Erfassung von Objekten vor Ort bietet. Es schlägt eine Brücke zwischen der physischen und der digitalen Welt der Architektur und des Bauwesens, indem es hochpräzise Lasermessdaten in detaillierte Gebäudedatenmodelle umwandelt, die mit einem noch nie dagewesenen Maß an Einblick und Genauigkeit arbeiten.

Die Kombination von 3D-Laserscanning und BIM verändert die Art und Weise, wie gebaute Umgebungen dokumentiert, gestaltet und genutzt werden. Dies ist ein besonders wertvoller Ansatz für die Arbeit an bestehenden Projekten, bei denen herkömmliche Messmethoden nicht annähernd so genau sind. Die Erstellung hochpräziser digitaler Zwillinge bestehender Gebäude ist zu einer unverzichtbaren Fähigkeit für jedes moderne Bauwerkzeug geworden, von komplexen industriellen Nachrüstungen bis hin zu Denkmalschutzprojekten.

Allerdings ist die Beziehung zwischen BIM und der Scantechnologie nach wie vor sehr kompliziert und erfordert eine Menge spezieller Geräte, Software, Methoden usw. Dieser Artikel soll alle möglichen Informationen über den Scan-to-BIM-Prozess bereitstellen und so eine wertvolle Informationsquelle sowohl für Neulinge als auch für Experten auf diesem Gebiet schaffen.

Was ist der Scan to BIM-Prozess?

Der Weg von der physischen Struktur zum digitalen Modell besteht aus mehreren speziellen Schritten, die die Kluft zwischen virtueller Darstellung und Realität überbrücken. Im Kern handelt es sich bei Scan to BIM um einen Prozess, bei dem präzise Messungen, die mit modernen Geräten erfasst wurden, in informationsreiche 3D-Modelle umgewandelt werden, die als Grundlage für verschiedene Designentscheidungen sowie für Bauplanungs- und Facility-Management-Aufgaben dienen können.

Die Grundlagen von Scan to BIM verstehen

Scan to BIM bezieht sich in der Regel auf den Arbeitsablauf der Umwandlung von Laserscandaten (in der Regel in Form von Punktwolken) in parametrische Gebäudedatenmodelle, die sowohl geometrische als auch nicht-geometrische Informationen enthalten. Dabei handelt es sich um einen intelligenten Prozess, bei dem Millionen von Messpunkten in datenreiche 3D-Objekte umgewandelt werden, die die realen Bedingungen mit erstaunlicher Genauigkeit darstellen können.

Die Scan to BIM-Methode entstand aus der Entwicklung von BIM als intelligentem Ansatz zur Modellierung in Verbindung mit dem Aufkommen hochauflösender Vermessung durch Laserscanning. Viele traditionelle Dokumentationen beruhen auf 2D-Zeichnungen und manuellen Messungen, während Scan to BIM komplexe digitale Darstellungen liefern kann, die alle physischen Merkmale eines Gebäudes mit herausragender Präzision erfassen.

Jeder Scan to BIM-Prozess besteht aus drei grundlegenden Schritten:

1. Datenerfassung durch Scannen
2. Punktwolkenverarbeitung mit Registrierung
3. Modellerstellung durch Interpretation der Punktwolkendaten

Jede Phase erfordert spezielle Fachkenntnisse und Technologien. Deshalb ist Scan to BIM ein multidisziplinäres Unterfangen, das Elemente der Vermessung, der Datenverarbeitung und der virtuellen Konstruktion umfasst.

Was ist die Projektdefinition bei Scan to Building Information Modeling BIM?

Der gesamte Scan-to-BIM-Prozess folgt einer Reihe von Schritten, aber der grundlegendste Schritt, auf dem die anderen aufbauen, ist die Definition des Projekts und die Planung des Scan-Prozesses. Dazu gehört die Bestimmung des erforderlichen Detailgrads (LOD) zwischen 100 und 500 für Ihr Modell, um die Genauigkeit zu gewährleisten. Einige Dinge, die Sie in dieser Phase beachten sollten, sind:

• Umfang der Arbeit (SOW)
• Lieferbare Formate
• Detaillierungsgrad (LOD)
• Die erforderlichen Bauelemente
• Der Prozess der Qualitätskontrolle (QC)
• Die nicht-geometrischen Attribute
• Zweck der Verwendung des Modells

Wie planen Sie einen Scan?

Sobald das Projekt definiert ist, sind die Parameter, die vor dem Scan festgelegt werden müssen, eine weitere Grundlage, die abgedeckt werden muss. Diese wichtigen Parameter werden in den Bildschirm des Scanners eingegeben, bevor der Scan durchgeführt wird. Dieser Prozess ist wichtig, da er dazu beiträgt, die Herausforderungen bei der Identifizierung von Gebäudedokumenten für bereits fertig gestellte Gebäude auszugleichen. Im Folgenden finden Sie einige der wichtigen Parameter:

• Raumauflösung
• Genauigkeit
• Erfassungsbereich
• Standort
• Winkelauflösung

Unterscheidung zwischen Scan-to-Plan und Scan-to-BIM

Scan-to-Plan und Scan-to-BIM werden oft gleichbedeutend verwendet, aber sie sind recht unterschiedlich. Beide arbeiten auf der Grundlage eines Scans einer Baustelle, wobei im Wesentlichen Punktdaten aus der Wolke verwendet werden, aber auf unterschiedliche Weise.

Was ist Scan-to-Plan?

Scan-to-Plan beginnt mit einem Scan, bei dem die Punkt-zu-Wolke-Daten aus einer 3D-Vermessung verwendet werden. Diese Datenpunkte sind sehr genau und stellen das Gebäude bis auf wenige Millimeter genau dar. Diese Daten werden in präzise 2D-CAD-Zeichnungen (Computer-Aided Design) umgewandelt, bei denen es sich um Grundrisse, Deckenpläne, Dachpläne, Außenansichten und andere Gebäudeschnitte handeln kann, die in den Punkt-zu-Wolke-Daten erfasst wurden.

Aufgrund der Genauigkeit des Scans und der erfassten Daten sind die Zeichnungen genaue Darstellungen des Gebäudes, die maßstabsgerecht angepasst werden können. Am Ende des Scan-to-Plan-Prozesses erhalten Sie einen kompletten Lageplan oder Schnitte, die dem Bedarf zu einem bestimmten Zeitpunkt entsprechen.

Was ist Scan-to-BIM?

Ein Scan-to-BIM beginnt auf die gleiche Weise wie ein Scan-to-Plan, nämlich mit einer vollständigen 3D-Vermessung vor Ort, bei der alle vor Ort verfügbaren Daten erfasst werden. Er durchläuft alle Prozesse eines Scan-to-Plans, geht aber einen Schritt weiter als ein 2D-Plan zu einem 3D-Modell. Im Grunde genommen wird aus einem 3D-Scan zu einem 2D-Plan ein 3D-Laserscan zu BIM.

Bei einem 3D-Scan zu BIM wird jede Wand, jede Tür, jeder Kanal, jeder Träger und jede andere Komponente während dieses Prozesses als intelligentes Objekt in einer BIM-Umgebung dargestellt, komplett mit Details und Metadaten. Jedes gemessene Detail des Gebäudes wird im endgültigen BIM-Modell erfasst, das als effizientes, originalgetreues digitales Duplikat der Struktur fungiert. Damit ist jede Schicht des Gebäudes zugänglich, und es kann auch dazu verwendet werden, 2D-Assets von Teilen des Gebäudes zu erstellen.

Wie passt 3D-Laserscanning in den BIM-Prozess?

3D-Laserscanning ist einer der wichtigsten Schritte im Scan-to-BIM-Workflow. Es liefert Rohdaten, die mit speziellen Laserscan-Geräten erfasst werden, um sie später zu verarbeiten und in ein BIM-Modell zu verwandeln. Spezialisierte Laserscanner-Hardware sendet Tausende von Laserimpulsen pro Sekunde aus und misst die Zeit, die jeder Strahl benötigt, um nach dem Auftreffen auf eine Oberfläche zurück zu prallen. Das Ergebnis des Einsatzes solcher Geräte ist eine räumlich genaue Koordinatenkarte jeder sichtbaren Oberfläche innerhalb der Reichweite des Scanners.

Außerdem wird die Diskrepanz zwischen den physischen und den digitalen Dimensionen des Projekts verringert, indem eine so genannte Punktwolke erstellt wird, eine Sammlung von Millionen oder Milliarden von Messpunkten, die in ihrer Kombination die genauen Abmessungen und Positionen jedes sichtbaren Elements ergeben. Jeder dieser dichten Datensätze enthält nicht nur Informationen über die allgemeine Form des Objekts, sondern auch über Materialübergänge, Oberflächenbeschaffenheit, geometrische Unregelmäßigkeiten und viele andere Informationen, die bisher mit herkömmlichen Mitteln nicht erfasst werden konnten.

Moderne Scan-Workflows umfassen in der Regel mehrere verschiedene Scanpositionen, um Schatten, Verdeckungen und andere potenzielle Probleme, die die Genauigkeit des Scans beeinträchtigen könnten, zu vermeiden. Sobald alle Scanvorgänge abgeschlossen sind, wird ein Registrierungsprozess eingeleitet, der die Ergebnisse mehrerer separater Scans zu einem einzigen Koordinatensystem „zusammenfügt“ und eine Punktwolke erstellt, die als digitale Grundlage für zukünftige Entwicklungen dienen kann. Diese Grundlage wird dann von BIM-Fachleuten zur Erstellung komplexer Modelle verwendet, wobei die Scanergebnisse sicherstellen, dass alle virtuellen Elemente den realen Bedingungen so genau wie möglich entsprechen.

Wie entwickelt sich der Scan-to-BIM-Prozess mit neuen Technologien weiter?

Die Scan-to-BIM-Landschaft entwickelt sich bis heute weiter. Dank der Einführung von Technologien für künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen hat sich die Zahl der automatisierten Aufgaben drastisch erhöht. Solche Systeme können jetzt dazu verwendet werden, die gängigsten Gebäudeelemente in einer Punktwolke mit minimalem menschlichem Eingriff zu identifizieren, z. B. Türen, Wände, Rohre, Strukturelemente usw. Allein diese Veränderung trägt dazu bei, die Zeit, die für die Umwandlung von Scan-Rohdaten in ein intelligentes BIM-Modell benötigt wird, erheblich zu verkürzen.

Tragbare/mobile Scanlösungen sind ein weiterer wesentlicher Vorteil für den Einsatz vor Ort, denn sie machen die Techniker unabhängiger von statischen, auf Stativen montierten Systemen. Drohnenmontierte Scanner, Handheld-Geräte und sogar Smartphone-basierte Photogrammetrie können nun zur Erfassung von Informationen an bisher unzugänglichen Orten eingesetzt werden, wodurch sich der Einsatzbereich des Laserscannings weiter von seinen traditionellen Einschränkungen entfernt.

Reality Capture ist eine weitere Technologie, die in diesem Zusammenhang sehr vorteilhaft ist und die Verarbeitung und Visualisierung in Echtzeit ermöglicht. Die Lücke zwischen dem Scannen und der Modellierung wird mit der Zeit immer kleiner. Bestimmte Plattformen bieten bereits eine sofortige Punktwolkenregistrierung mit vorläufiger Objekterkennung direkt im Feld. Diese Kombination aus Erfassungs- und Verarbeitungsfunktionen beschleunigt die Entscheidungsfindung und ermöglicht reaktionsschnellere Produktionsabläufe, was besonders bei zeitkritischen Renovierungsarbeiten wichtig ist.

Cloud-basierte Kollaborationsplattformen verändern die Art und Weise, wie Teams mit Scandaten interagieren, indem sie es mehreren Beteiligten ermöglichen, auf dieselben Punktwolkendaten zuzugreifen, sie mit Anmerkungen zu versehen oder Modelle daraus zu entwickeln. Dieser verteilte Workflow-Ansatz trägt dazu bei, die traditionellen disziplinären Silos zu beseitigen und die Methoden der Projektabwicklung stärker zu integrieren, um das volle Potenzial der Bestandsdaten auszuschöpfen.

Schlüsselkomponenten eines Scan to BIM-Workflows

Die robuste Implementierung von Scan to BIM erfordert eine sorgfältige Koordination zwischen Hardware und Software, die von erfahrenen Fachleuten überwacht werden muss. Bei den Hardware-Komponenten handelt es sich um verschiedene Varianten der Scan-Ausrüstung, die von statischen terrestrischen Laserscannern bis zu mobilen Mapping-Systemen reichen. Bei der Hardware für das Laserscanning stehen mehrere Optionen zur Auswahl, wobei jede Kategorie ihre eigene Balance aus Geschwindigkeit, Genauigkeit und Mobilität bietet.

Das Software-Ökosystem umfasst eine Reihe von spezialisierten Tools für unterschiedliche Ziele, darunter:

• Extraktion von Merkmalen und Objekterkennung zur Identifizierung und Klassifizierung von Gebäudeelementen in der Punktwolke.
• Qualitätssicherungssoftware, um die Genauigkeit des BIM-Modells anhand der Scandaten zu überprüfen.
• Funktionen zur Registrierung und Bereinigung von Punktwolken, die mehrere Scans aneinander angleichen und Rauschen oder unerwünschte Daten entfernen.
• BIM-Erstellungsplattformen mit Unterstützung für die Punktwolkenreferenzierung und Modellerstellung.

Das menschliche Element ist auch im Scan-to-BIM-Workflow wichtig, da qualifizierte Fachleute während der Konvertierung der Punktwolken zahllose Interpretationsentscheidungen treffen, insbesondere wenn es um komplexe Geometrie, verborgene Elemente, mehrdeutige Merkmale usw. geht. Solche Entscheidungen zu treffen, erfordert ein hohes Maß an Fachwissen und technischen Kenntnissen über die Hard- und Software in diesem Bereich sowie ein praktisches Verständnis der verschiedenen Konstruktionsmethoden oder Bausysteme.

Was sind die Vorteile des Laserscannings bei BIM?

Die Laserscanning-Technologie in BIM-Workflows kann erhebliche Vorteile bieten, die über einfache Verbesserungen der Messeffizienz hinausgehen. Diese Vorteile betreffen mehrere Dimensionen des Bauprozesses und umfassen qualitative Verbesserungen bei der Teamzusammenarbeit, quantifizierbare Verbesserungen bei der Ressourcennutzung und vieles mehr. Wenn Sie wissen, was Scan to BIM alles bietet, können Sie die anfängliche Investition in fortschrittliche Scantechnologie rechtfertigen und Implementierungsstrategien entwickeln, um die Investitionsrendite zu maximieren.

Verbesserte Genauigkeit mit Laserscan-Technologie

Herkömmliche Messmethoden führen oft zu kumulativen Fehlern, die sich im Laufe eines Projekts summieren und zu teuren Nacharbeiten und Änderungsaufträgen führen. Mit Laserscanning kann dieses Problem vollständig vermieden werden, da mit moderner Scantechnologie eine Genauigkeit im Submillimeterbereich erreicht wird, um einen zuverlässigen räumlichen Rahmen zu schaffen, der die Maßunsicherheit bei Renovierungs- und Nachrüstungsprojekten reduziert.

Eine solche Genauigkeit ist auch bei Bauwerken, die sich im Laufe der Zeit verschoben, gesetzt oder anderweitig verändert haben, sowie bei historischen Bauwerken, die renoviert werden sollen, sehr hilfreich. Der Zugang zu den tatsächlichen Gegebenheiten vor Ort anstelle von idealisierten oder angenäherten Maßen hilft Planern und Bauunternehmern, verschiedene strukturelle Unregelmäßigkeiten zu berücksichtigen, die sonst zu Konflikten beim Bau führen könnten.

Zeit- und Kosteneffizienz bei Bauprojekten

Da das Laserscanning von vornherein eingesetzt wird, werden die Ressourcen in die frühen Phasen des Projekts verlagert, wo sich Änderungen viel leichter umsetzen lassen. Auch wenn die anfängliche Investition in eine solche Technologie beträchtlich erscheinen mag, kann allein die drastische Reduzierung der teuren Feldarbeit mehr als genug sein, um die Kosten auszugleichen.

Zusätzlich zu den direkten Einsparungen beim Bau kann die Technologie dazu beitragen, die Projektlaufzeiten zu beschleunigen, da viele zeitaufwändige traditionelle Messverfahren wegfallen. Die Tatsache, dass die meisten modernen Messungen mit einem kleinen Team von Scannern innerhalb von Stunden oder Tagen durchgeführt werden können, ist einfach umwerfend im Vergleich zu traditionellen Methoden, bei denen große Teams von Vermessungsingenieuren wochenlang damit beschäftigt sind, komplexe Strukturelemente manuell zu dokumentieren.

Diese Effizienzvorteile wirken sich bis zu einem gewissen Grad sogar auf den Koordinierungsprozess aus. Alle Beteiligten haben jetzt Zugriff auf dieselbe genaue Darstellung der bestehenden Bedingungen, wobei das Scannen viele potenzielle Quellen für Fehlinterpretationen und Fehlkommunikation beseitigt.

Verbesserte Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten

Das Vorhandensein einer einzigen Wahrheitsquelle, die über disziplinäre Grenzen hinausgeht, verändert die Art und Weise, wie Projektbeteiligte miteinander interagieren. Dies wird durch die Existenz von BIM-Modellen ermöglicht, die aus Punktwolkendaten erstellt werden. Die umfassenden Informationen, die durch Laserscanning gewonnen werden, bieten allen Projektbeteiligten einen einheitlichen Bezugspunkt, mit dem sie arbeiten können – ganz im Gegensatz zu herkömmlichen Dokumentationsmethoden.

Dieser gemeinsame Informations-Workflow bringt auch viele andere Vorteile mit sich:

• Facility Manager erhalten Zugang zu einer präzisen Dokumentation der Gebäudesysteme für die zukünftige Nutzung.
• Planungsbüros können ihre Modelle anhand der gleichen räumlichen Referenz überprüfen.
• Kunden erhalten genauere Visualisierungen der Beziehung zwischen Designvorschlägen und aktuellen Bedingungen.
• Bauleiter können die Fertigungsmaße validieren, noch bevor die Materialien auf der Baustelle eintreffen.

Die visuelle Natur von Punktwolkendaten ist auch für sich genommen von Vorteil, da sie komplexe räumliche Zusammenhänge visualisiert, die mit herkömmlichen Dokumentationen nur schwer zu vermitteln sind, und die Beteiligung von Endnutzern und Projekteigentümern erleichtert.

Bessere Visualisierung mit 3D-Laserscanning-Technologie

Die hohe Qualität von Laserscandaten bietet ungeahnte Möglichkeiten für eine immersive Projektvisualisierung mit hoher Kundenbindung. Mit modernen Tools zur Verarbeitung von Punktwolken lassen sich problemlos fotorealistische Darstellungen bestehender Räume erzeugen, die als starke Kommunikationsmittel dienen und es den Beteiligten ermöglichen, sich in komplexen Umgebungen zurechtzufinden, ohne dass eine Besichtigung vor Ort erforderlich ist.

Diese Visualisierungen sind auch in der Entwurfsphase von großem Vorteil, wo vorgeschlagene Änderungen in der gescannten Umgebung kontextualisiert werden können. Designteams können überzeugende Vorher-Nachher-Vergleiche erstellen, um die Designabsicht auf effektive Weise zu kommunizieren und nicht-technischen Interessengruppen zu helfen, räumliche Zusammenhänge zu verstehen und bei Designprüfungen fundiertere Entscheidungen zu treffen.

Das Visualisierungspotenzial wird durch fortschrittliche Realitätserfassungsplattformen, die jetzt virtuelle und erweiterte Realität unterstützen, noch erweitert. So können beispielsweise Wartungstechniker mit ihren mobilen Geräten Informationen über das Gebäudesystem in reale Ansichten einblenden, was bei Serviceeinsätzen das Auffinden verschiedener verdeckter Elemente erleichtert.

Eine einzige Quelle der Wahrheit schaffen

Wenn Aufzeichnungen und Dokumentationen verstreut sind, kann es schwierig sein, den wahren Status eines Gebäudes zu ermitteln. Ein Modell fungiert als einzige Quelle der Wahrheit, insbesondere durch kollaborative Plattformen. Jeder Beteiligte und jedes Teammitglied kann sich auf eine einzige Quelle für seine Informationen beziehen.

Höhere Effizienz, niedrigere Kosten

Viele Firmen, die an Umgestaltungs- und Nachrüstungsprojekten arbeiten, beginnen oft mit bestehenden Plänen, um Zeit zu sparen. Das kann nach hinten losgehen, wenn diese Pläne entweder ungenau oder veraltet sind und die Kosten des Projekts auf lange Sicht in die Höhe treiben.

Wenn Sie mit einem ordnungsgemäßen Scan-to-BIM-Modell beginnen, ist es einfacher, zusammenzuarbeiten, Informationen zu organisieren und andere Maßnahmen zu ergreifen. Dies verbessert die Effizienz drastisch und hilft wiederum bei der Kostensenkung.

Ermöglichung von Automatisierung

Ein ordentlicher Scan-to-BIM-Prozess kann die Grundlage für die Implementierung von Automatisierungszyklen im Design- und Entwicklungsprozess bilden. Dies wird viel einfacher, wenn Sie über ein zuverlässiges internes Entwicklungsteam verfügen, das den Automatisierungsworkflow verwalten und pflegen kann. Dies wird sich um Effizienzprobleme kümmern, da Aufgaben besser erledigt und unnötige Ausgaben vermieden werden.

Wie Sie einen 3D-Laserscanner für Scan to BIM verwenden

Eine sorgfältige Planung, eine akribische Ausführung und die richtige Auswahl der Geräte sind die Voraussetzungen für einen erfolgreichen Scanvorgang. Es stimmt zwar, dass die Technologie mit der Zeit immer benutzerfreundlicher wird, aber ein strukturiertes Vorgehen und ein gutes Verständnis der grundlegenden Scanprinzipien sind immer noch erforderlich, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Die Wahl des richtigen Laserscanners für Ihr Projekt

Bei der Auswahl von Laserscannern ist es nie die richtige Wahl, sich für die fortschrittlichste oder teuerste Option zu entscheiden. Jede dieser Entscheidungen sollte sich in erster Linie an den spezifischen Projektanforderungen orientieren, und für jede einzelne Wahl sind eine Reihe von Faktoren wichtig: der erforderliche Genauigkeitsgrad, die Größe und Komplexität der erfassten Umgebung, die beabsichtigte Verwendung der gewonnenen Daten, die Umgebungsbedingungen usw. Weniger anspruchsvolle Projekte können von der Geschwindigkeit und Flexibilität mobiler Scansysteme profitieren, während bei Projekten zur Dokumentation des kulturellen Erbes oft eine Genauigkeit im Submillimeterbereich erforderlich ist, die nur stationäre High-End-Scanner bieten können.

Die Reichweite ist ein weiterer wichtiger Faktor, insbesondere bei großen oder komplexen Objekten. Bestimmte Scanner sind besser für den Nahbereich in engen Räumen geeignet, während andere Details in Entfernungen von über 300 Metern erfassen können. Die Sichtfeldkapazität folgt der gleichen Logik, wobei die verschiedenen Geräte unterschiedliche Eigenschaften bieten, die von einer begrenzten Winkelabdeckung bis hin zu nahezu vollständigen sphärischen Daten reichen.

Andere, ebenso wichtige Faktoren, die unter Umständen berücksichtigt werden müssen, sind die Umweltverträglichkeit, die Batterielebensdauer, der Energiebedarf, die Tragbarkeit, die Kosten usw. Der optimale Scanner für ein bestimmtes Projekt ist immer eine Art Kompromiss. Erfolgreiche Teams verfügen oft über mehrere Scansysteme, um verschiedene Anwendungsfälle und Situationen abzudecken.

Schritte im Scanprozess

Effektives Scannen beginnt immer mit einer gründlichen Planung und Vorbereitung. Vor dem Einsatz der Geräte ist immer eine erste Begehung erforderlich, um mögliche Herausforderungen wie reflektierende Oberflächen, Zugangsbeschränkungen, dynamische Elemente usw. zu ermitteln. Dieser Schritt wird oft als Erkundungsphase bezeichnet und dient als Grundlage für die Entwicklung eines systematischen Plans für die Scanposition, um eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten und gleichzeitig die Gesamtzahl der erforderlichen Aufstellungen so gering wie möglich zu halten.

Die Platzierung von Zielen ist ein entscheidendes Element der meisten Scan-Workflows, insbesondere bei zielbasierten Registrierungsmethoden. Vor-Ort-Referenzmarken dienen als gemeinsame Punkte für mehrere Scans und helfen bei der genauen Ausrichtung während der Verarbeitung. Diese Ziele sollten über den gesamten Scanbereich in unterschiedlichen Entfernungen und Höhen verteilt werden, um die Sichtbarkeit aus den meisten Winkeln zu gewährleisten und symmetrische Muster zu vermeiden, die zu Mehrdeutigkeiten bei der Registrierung führen könnten.

Der Scanvorgang selbst umfasst die richtige Konfiguration der Scandichte-Einstellungen, je nachdem, wie detailliert das Modell sein muss. Weitere wichtige Aspekte sind die sorgfältige Dokumentation jeder Scanposition und die Stabilität der Geräte während der Datenerfassung. Glücklicherweise bieten viele moderne Scanner Funktionen zur Feldvisualisierung, mit denen Sie die Vollständigkeit der Abdeckung überprüfen können, bevor ein Scanvorgang eingeleitet wird. Dadurch verringert sich das Risiko teurer Rückbesuche vor Ort, um Lücken in der Abdeckung zu schließen.

Die Verfahren nach dem Scannen vor Ort sind genauso wichtig wie die anderen Schritte in diesem Prozess. Dazu gehören vorläufige Registrierungsprüfungen, um sicherzustellen, dass sich benachbarte Scans ausreichend überschneiden, sowie Sicherungsprotokolle zum Schutz der erfassten Informationen. Eine umfassende Metadatendokumentation dient auch als wertvoller Kontext für das Verarbeitungsteam, da sie wichtige kontextbezogene Details liefert und einen klaren Prüfpfad für Qualitätssicherungszwecke erstellt.

Integration von Punktwolkendaten in BIM-Software

Es dürfte nicht sonderlich überraschen zu erfahren, dass der Übergang von rohen Scandaten zu nutzbaren Punktwolken in einer BIM-Umgebung ein mehrstufiger Prozess ist. Die Registrierung ist die erste wichtige Phase. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem mehrere Scans auf das gleiche Koordinatensystem ausgerichtet werden. Dies kann mit zielbasierten Methoden, Cloud-to-Cloud-Algorithmen oder mit hybriden Ansätzen, die beides miteinander kombinieren, geschehen.

Sobald die Punktwolke registriert ist, muss sie oft bereinigt und optimiert werden, um die visuelle Klarheit zu verbessern, das Datenvolumen auf ein handhabbares Maß zu reduzieren und Rauschen zu entfernen. Hier gibt es viele Verarbeitungsaufgaben, wie z.B.:

• Erstellung vereinfachter Netzdarstellungen für eine bessere Navigationsleistung.
• Segmentierung der Informationen in logische Bereiche oder Gebäudesysteme.
• Festlegung geeigneter Koordinatensysteme, die auf die Projektanforderungen abgestimmt sind.
• Herausfiltern von Ausreißern und Streupunkten, die auf Interferenzen oder Kanteneffekte zurückzuführen sind.
• Anwenden von Farbinformationen aus externen Bildern oder integrierten Fotos.

BIM-Plattformen unterscheiden sich oft erheblich darin, wie gut sie direkte Punktwolken unterstützen, aber mögliche Leistungseinschränkungen erfordern in fast jeder Situation eine sorgfältige Vorbereitung. Großprojekte funktionieren oft am besten, wenn sie mit einem Kachelansatz dargestellt werden, bei dem nur die relevanten Teile der Punktwolke geladen werden, so dass der Zugriff auf den gesamten Datensatz möglich ist und die Reaktionsfähigkeit des Systems erhalten bleibt. Auf der anderen Seite könnten einige Unternehmen spezialisierte Middleware-Lösungen für die bessere Option halten, die die komplexen Punktwolkendaten separat verwalten und der BIM-Umgebung auf Wunsch leichtgewichtige Referenzobjekte zur Verfügung stellen.

Im letzten Schritt des Integrationsprozesses geht es darum, eine präzise Ausrichtung zwischen der Punktwolke und der BIM-Umgebung herzustellen. Einige Ansätze extrahieren wichtige Referenzebenen und -linien, die als direkte Modellierungshilfen dienen, während andere die Punktwolke als rein visuelles Referenzmaterial beibehalten.

Welche Arten von Laserscannern werden üblicherweise verwendet?

Der Markt für Laserscanner hat sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt. Mehrere Hersteller bieten spezialisierte Lösungen an, die für verschiedene Einsatzbereiche oder Projektanforderungen geeignet sind. Das Wissen um die Stärken und Grenzen der einzelnen Hardwarekategorien kann Projektteams bei der Auswahl der am besten geeigneten Option für ihren Kontext helfen.

Terrestrische Laserscanner im Vergleich zu anderen Scantechnologien

Terrestrische Laserscanner sind der branchenweit anerkannte Standard für die meisten Anwendungsfälle im Bauwesen und in der Architektur. Sie bieten ein ausgewogenes Verhältnis von Datenqualität, Reichweite und Genauigkeit. Diese Systeme sind in der Regel auf einem Stativ montiert und erstellen detaillierte Punktwolken mit Hilfe von phasenbasierten oder Time-of-Flight-Messverfahren. Der stationäre Charakter solcher Scanner ermöglicht eine konsistente Datenqualität mit sehr vorhersehbaren Ergebnissen, wobei die Positionsgenauigkeit oft in Millimetern gemessen wird. Daher eignen sie sich hervorragend für Anwendungen mit strengen Präzisionsanforderungen, wie z.B. industrielle Nachrüstungen, Dokumentation von Baudenkmälern usw.

Mobile Mapping-Systeme sind in letzter Zeit auch in diesem Bereich aufgetaucht und stellen eine der größten Entwicklungen in der Scantechnologie der letzten Jahre dar. Diese Geräte stellen die schnelle Datenerfassung über die ultimative Präzision. Sie reichen von Handgeräten über in Rucksäcken montierte Systeme bis hin zu in Fahrzeuge integrierten Optionen. Mobile Mapping-Hardware kann große Gebiete wesentlich schneller dokumentieren als herkömmliche stationäre Ansätze, da sie in der Lage ist, kontinuierlich Daten zu erfassen, während sie sich bewegt. Die Genauigkeit liegt in der Regel im Zentimeterbereich, aber das wird oft als fairer Kompromiss für Anwendungen angesehen, bei denen Abdeckung und Geschwindigkeit wichtiger sind als extreme Messtreue.

Das Scannen aus der Luft hat sich zu einer sehr praktischen Option für die Dokumentation von Standortbedingungen entwickelt, die vom Boden aus normalerweise nur schwer zu erfassen wären, wie z. B. Dächer, Umgebungsbedingungen, Gebäudeaußenflächen usw. Drohnengestützte LiDAR-Systeme sind in dieser Hinsicht besonders interessant, da sie umfassende topografische Informationen erfassen und gleichzeitig eine Hüllendokumentation erstellen. Sie sind oft nicht genau genug, um detaillierte Innenraummerkmale zu extrahieren, weshalb drohnenbasierte Optionen oft mit anderen Optionen kombiniert werden, um bessere Ergebnisse zu erzielen.

Abgesehen davon sind laserbasierte Scanner nicht die einzige Möglichkeit zur Erfassung von Dimensionsinformationen. Die Photogrammetrie ist eine weitere wichtige Alternative. Sie verwendet überlappende Fotos anstelle einer direkten Lasermessung, um Maßdaten zu erfassen. Obwohl sie in der Regel weniger präzise ist als spezielle Laserscanner, haben verschiedene Fortschritte in der Computerfotografie und bei Algorithmen zur Erfassung von Strukturen aus der Bewegung ihre Genauigkeit in den letzten Jahren drastisch verbessert. Seine Kosten und die Einfachheit der Ausrüstung machen ihn zu einer großartigen Option für die grundlegende Erfassung der Realität, insbesondere in kleineren Unternehmen, während komplexere Arbeitsabläufe ihn mit laserbasierten Methoden kombinieren können, um das Beste aus beiden Welten zu erhalten.

Eigenschaften, auf die Sie bei einem Laserscanner achten sollten

Die Spezifikationen für Auflösung und Genauigkeit sind die grundlegenden Parameter für jede Scanoption. Die Auflösung ist die Fähigkeit des Scanners, zwischen nahe beieinander liegenden Merkmalen zu unterscheiden. Die Genauigkeit hingegen ist die statistische Zuverlässigkeit der einzelnen Messungen (oft ausgedrückt als Standardabweichung bei Referenzabständen). Es ist wichtig, dass beide Parameter ausreichend sind, um korrekte Scanergebnisse zu erzielen. Hochauflösendes Bildmaterial ohne angemessene Genauigkeit kann zu potenziell unzuverlässigen Punktwolken führen, während Scans mit geringer Auflösung und hoher Genauigkeit wichtige kleinräumige Merkmale völlig übersehen können.

Die Reichweitenleistung wirkt sich direkt auf die allgemeine Betriebseffizienz aus, da sie die Anzahl der Scanpositionen bestimmt, die zur Dokumentation einer bestimmten Umgebung erforderlich sind. Moderne Systeme können brauchbare Daten aus einer Entfernung von über 300 Metern erfassen, was die Anzahl der Aufstellungen bei Großprojekten drastisch reduziert. Allerdings werden die Angaben zur maximalen Reichweite oft unter perfekten Bedingungen mit stark reflektierenden Zielen gemessen, was in realen Umgebungen nicht immer der Fall ist.

Deshalb sind sowohl die effektive Reichweite als auch die minimale Reichweite bei der Bewertung genauso wichtig. Erstere steht für die Fähigkeit, die architektonischen Details normaler, realer Materialien zu erfassen, während letztere ein sehr wichtiger Faktor für enge Räume ist, in denen einige Systeme möglicherweise keine Objekte erfassen, die sich zu nahe am Scanner befinden.

Bestimmte Merkmale des Arbeitsablaufs vor Ort können sich ebenfalls stark auf die Datenqualität und die Produktivität auswirken, insbesondere wenn Sie in schwierigen Umgebungen oder ohne ausreichende Erfahrung im Außendienst arbeiten. Die Zuverlässigkeit des Feldeinsatzes kann positiv beeinflusst werden durch:

• Eingebaute Neigungssensoren zur Überprüfung der Nivellierung
• Integrierte Kameras zur Einfärbung von Punktwolken
• Automatisierte Unterstützung bei der Registrierung
• Qualitätsfeedback in Echtzeit, usw.

An dieser Stelle sollten wir auch die Akkulaufzeit, die Umweltverträglichkeit und die Einrichtungszeit erwähnen, da sie sich alle auf die Fähigkeiten der Hardware bei Projekten mit ausgedehnten Feldarbeiten und Scanvorgängen im Freien auswirken können.

Beliebte Marken und Modelle von 3D-Laserscannern

Auf dem Markt für professionelles Laserscanning gibt es mehrere etablierte Hersteller, die jeweils über eigene Produktlinien und einzigartige Vorteile verfügen. Leica Geosystems nimmt mit seinen Scannern der BLK-Serie sowie dem Flaggschiffmodell RTC360, das eine beeindruckende Geschwindigkeit mit integrierter visueller Inertialsystemtechnologie kombiniert, die dazu beiträgt, einen wesentlichen Teil des Registrierungsprozesses zu automatisieren, eine bemerkenswerte Position ein. Das Modell BLK360 ist kompakter und nicht so schnell wie das Modell RTC, aber dafür bietet es eine beeindruckende Portabilität und ist eine großartige Option für eine breitere Benutzerbasis.

FARO Technologies ist mit seinen Scannern der Focus-Serie auch im Bausektor stark vertreten. Sie sind leicht, tragbar und bieten äußerst praktische Funktionen zur Gebäudedokumentation mit einer Kombination aus Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Einige der neueren Modelle bieten auch eine Vor-Ort-Registrierung mit verbessertem visuellem Feedback, mit dem die Vollständigkeit der Erfassung innerhalb des Arbeitsbereichs überprüft werden kann.

Der X7-Scanner von Trimble ist ein weiterer starker Konkurrent, der den Branchentrend zur Qualitätssicherung und Automatisierung des Betriebs verdeutlicht. Das System bietet Selbstnivellierungsfunktionen, integrierte Registrierungsüberprüfung, automatische Kalibrierung usw. und minimiert so die für die Nutzung erforderlichen technischen Kenntnisse. Damit wird eines der historischen Hindernisse für das Laserscanning bis zu einem gewissen Grad beseitigt, da traditionell Fachwissen zu diesem Thema erforderlich war, um überhaupt konsistente Scanergebnisse zu erzielen.

Das Segment des mobilen Scannens verdient hier eine gesonderte Erwähnung, da es in den letzten Jahren eine besonders rasante Revolution erlebt hat. Ein gutes Beispiel ist GeoSLAM, das seine SLAM-basierten Lösungen eingeführt hat (SLAM bedeutet „simultane Ortung und Kartierung“). Sie ermöglichen eine kontinuierliche Erfassung, während Sie durch ein Gebäude gehen. Die Scanner der ZEB-Serie bieten dabei dramatische Geschwindigkeitsvorteile auf Kosten einer geringeren Genauigkeit. Der BLK2GO von Leica ist ein weiteres Beispiel für ein mobiles Gerät mit einer ähnlichen Technologie, und es gibt mehrere andere Alternativen von aufstrebenden Wettbewerbern auf dem Markt, die das Potenzial dynamischer Erfassungsmethoden erweitern.

Software und Arbeitsabläufe im Scan-to-BIM-Prozess.

Während in verschiedenen Abschnitten die Vorteile, Fallstudien, Herausforderungen, Branchenanwendungen und vieles mehr im Scan-to-BIM-Ökosystem behandelt wurden, gibt es einen stark vereinfachten Arbeitsablauf, der die Funktionsweise des Scan-to-BIM-Prozesses erfasst, und ein Verständnis dafür, wie einige der Software und Tools im Ökosystem zusammenwirken. Zuerst der Arbeitsablauf.

Ein vereinfachter Scan to BIM-Workflow in 7 Schritten.

Schritt 1: Beginnen Sie immer mit Ihrem Ziel. Wofür sollen die gesammelten Daten verwendet werden? So erhält Ihr Team Klarheit darüber, was gesammelt werden soll und was ignoriert werden kann.

Schritt 2: Schicken Sie ein Teammitglied oder einen Fachmann zum Scannen des Standorts.

Schritt 3: Derjenige, der den Scan durchführt, muss bei der Einrichtung des Scanners einige wichtige Parameter beachten, z. B. die Scandichte oder die Anzahl der Messpunkte, die bei jedem Scan erfasst werden sollen.

Schritt 4: Mehrere Scans aus verschiedenen Blickwinkeln sind wichtig, um die Stelle umfassend zu erfassen. Wenn Sie das Ziel des Scannens verstehen, kann die Person, die scannt, effizienter arbeiten.

Schritt 5: Übertragen Sie die Daten vom Scanner auf einen Computer oder in eine Cloud-Plattform zur gemeinsamen Nutzung von Dateien.

Schritt 6: Es ist von entscheidender Bedeutung, die einzelnen Scans in eine zusammengesetzte Punktwolke zu verwandeln, indem Sie eine Point-to-Cloud-Modellierungssoftware verwenden, um Ihre Daten zu registrieren, zu analysieren und zu modellieren. Dies sollte geschehen, bevor die Datei mit anderen geteilt wird.

Schritt 7: Sobald Ihre Punktwolkendaten registriert sind, können Sie sie problemlos in eine Modellierungssoftware übertragen und zu konstruierbaren Modellinhalten entwickeln.

Autodesk-Software für Scan-to-BIM-Projekte

Autodesk verfügt über eine Reihe von Software-Tools, die Profis beim Scan-to-BIM-Prozess helfen. Dazu gehören:

1. Revit

Ein beliebtes BIM-Programm, mit dem Benutzer präzise Architektur-, Struktur- und MEP-Modelle unter Verwendung von Punkt-zu-Wolke-Daten erstellen können, wodurch es sich für Renovierungs- und Sanierungsprojekte eignet.

2. Recap Pro

Spezialisiert auf das Erfassen, Verarbeiten und Ändern von Laserscandaten. Es wandelt rohe Point-to-Cloud-Daten in verwertbare Daten um, die sich leicht mit Revit und anderen Design-Tools verbinden lassen.

3. Navisworks

Ein leistungsfähiges Tool für die Identifizierung von Konflikten und die Modellkoordination. Es ermöglicht die Integration verschiedener Datentypen, einschließlich Punktwolken, um Konflikte zu erkennen und die Projekteffizienz zu steigern.

4. Civil 3D

Entwickelt für Tiefbauprojekte, bietet es Punkt-zu-Wolken-Datenverarbeitung für Geländemodellierung, Oberflächengenerierung und Infrastrukturdesign und ist damit entscheidend für komplexe Erschließungsprojekte.

Verstehen der Punktwolken-zu-BIM-Konvertierung

Der Prozess der Konvertierung einer Punktwolke in BIM ist im Grunde eine menschliche Interpretation von Scandaten, um verschiedene Gebäudeelemente zu identifizieren und entsprechende parametrische Objekte zu erstellen. Es ist ein Prozess, der in gewisser Weise unterstützt und automatisiert werden kann. Eine vollständig automatisierte Konvertierung ist jedoch aus einer Reihe von Gründen wie Genauigkeit, Komplexität usw. auf absehbare Zeit nicht möglich.

Eine echte BIM-Konvertierung erfordert die Fähigkeit, Punktwolkendaten in erkennbare Gebäudekomponenten mit allen erforderlichen Beziehungen und Eigenschaften zu klassifizieren, und das ist viel mehr, als das automatisierte Zeichnen aus Punktwolken leisten kann. Selbst etwas so Einfaches wie eine Wand in einem BIM-Modell ist keine visuelle Darstellung, sondern ein intelligentes Objekt mit einer Vielzahl von Materialeigenschaften, Verbindungen zu angrenzenden Elementen, strukturellen Merkmalen und mehr.

Der Interpretationsprozess der Konvertierung folgt in der Regel einem sehr strukturierten Ansatz, der von großen Elementen zu immer detaillierteren Komponenten des BIM-Modells übergeht. Die grundlegende Abfolge der Aktionen bei der Konvertierung sollte wie folgt aussehen:

1. Festlegung der primären Referenzebenen und -ebenen, die die Gesamtorganisation des Gebäudes definieren.
2. Identifizierung und Modellierung der größten architektonischen und strukturellen Elemente wie Wände, Balken, Säulen und Böden.
3. Hinzufügen von Übergangselementen und Öffnungen, wie Treppen, Fenster, Türen usw.
4. Einbeziehen von elektrischen, sanitären und mechanischen Systemen, wo anwendbar.
5. Verfeinerung des Modells mit architektonischen Details und Oberflächen.

Jeder Schritt in diesem Prozess beinhaltet mehrere Entscheidungen darüber, wie die Realität unter Berücksichtigung der Einschränkungen der BIM-Software (sowohl bei den Modellierungsfunktionen als auch bei den Objektbibliotheken) dargestellt werden soll. Wenn sich die realen Bedingungen von den idealisierten parametrischen Objekten unterscheiden (was häufig der Fall ist), müssen die Modellierer außerdem eine Entscheidung über das akzeptable Maß an Vereinfachung treffen, um eine ausreichende Modellgenauigkeit zu erhalten und gleichzeitig zu komplexe benutzerdefinierte Elemente zu vermeiden.

In bestimmten Situationen können mehrere Modellierungsansätze verwendet werden, wobei mindestens drei verschiedene Methoden als De-facto-Industriestandards hervorgehoben werden können. Bei der wörtlichen Modellierung werden exakte geometrische Darstellungen des Ist-Zustandes mit allen Abweichungen und Unregelmäßigkeiten erstellt. Die parametrische Annäherung beruht auf der Verwendung von Standard-BIM-Objekten, die an die tatsächlichen Gegebenheiten angepasst werden, wobei intelligente Datenstrukturen Vorrang vor exakter Geometrie haben. Hybride Ansätze sind ebenfalls recht verbreitet. Sie sind eine Kombination aus benutzerdefinierter Geometrie für unregelmäßige Merkmale und parametrischen Objekten für typische Elemente.

Welche Option für eine bestimmte Situation am besten geeignet ist, hängt von den beabsichtigten Verwendungszwecken des Modells sowie von der Art der dokumentierten Struktur und den für den Prozess verfügbaren Ressourcen ab. Bei Denkmalschutzprojekten mit Schwerpunkt auf einzigartigen architektonischen Details wird häufig die wörtliche Modellierung gewählt, während Renovierungsentwürfe häufig mit parametrischen Objekten erstellt werden, auch wenn dies in bestimmten Fällen auf Kosten einer geringfügigen geometrischen Vereinfachung geht.

Herausforderungen bei der Integration von Punktwolkendaten

Die extreme Dichte von Punktwolken stellt BIM-Plattformen, die ursprünglich nicht für die Arbeit mit datenintensiven Referenzen konzipiert wurden, vor eine Reihe von Herausforderungen, sowohl bei der Visualisierung als auch bei der Navigation. Selbst die leistungsstärkste Hardware kann mit der Anzahl der Punkte in einer Punktwolke für umfangreiche Gebäude überfordert sein, was Workflows dazu zwingt, ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen der Reaktionsfähigkeit des Systems und der Vollständigkeit der Daten zu suchen. Viele erfolgreiche Implementierungen von Punktwolken beruhen entweder auf verkleinerten oder segmentierten Ansätzen, die auf bestimmte Modellierungsaufgaben zugeschnitten sind, was eine viel effektivere Option ist, als den gesamten Datensatz kontinuierlich zu referenzieren.

Es gibt auch Informationslücken in Punktwolken, die eine Interpolation und ein professionelles Urteilsvermögen erfordern. Sie entstehen entweder durch Verdeckungen oder durch Scanschatten (Bereiche, die für den Scanner aufgrund von Hindernissen unsichtbar sind). Solche blinden Flecken sind in überfüllten mechanischen Räumen sowie innerhalb von Wandkonstruktionen und über abgehängten Decken recht häufig. Glücklicherweise können Modellierer mit ausreichender Erfahrung in diesem Bereich diese Einschränkungen auf verschiedene Weise angehen, z.B. durch gezielte zerstörende Untersuchungen oder durch die Ermittlung der verborgenen Bedingungen anhand sichtbarer Beweise.

Auch die geometrische Komplexität stellt eine erhebliche Herausforderung dar, insbesondere bei organisch gewachsenen oder historischen Strukturen. Viele BIM-Lösungen verwenden parametrische Objekte, die auf idealisierten Formen beruhen, mit der gleichen Bodendicke, identischen vertikalen Säulen, perfekt ebenen Wänden usw. Reale Gebäude, die sich im Laufe der Zeit angesiedelt haben oder verändert wurden, folgen nur selten solch streng perfekten Maßen. Dies macht oft die Entwicklung von benutzerdefinierten Objekten erforderlich, ebenso wie uneinheitliche Extrusionen oder sogar spezielle Workarounds, um zukünftige Wartungsanforderungen, die Verwendbarkeit des Modells und die geometrische Treue in Einklang zu bringen.

Barrieren bei der Zusammenarbeit

Häufig kommt es zu Missverständnissen zwischen Kunden und Unternehmen, was die Zusammenarbeit beeinträchtigen kann.

Eine gute Möglichkeit, dies zu vermeiden, besteht darin, dass die Unternehmen ihre Kommunikation proaktiv gestalten. Ein offenes und regelmäßiges Gespräch mit dem Kunden ist entscheidend, um einen Konsens über den gewünschten Detaillierungsgrad (LOD) zu erzielen. Dies kann mit Hilfe von Cloud-basierten Kollaborationsplattformen erreicht werden.

Software-Einschränkungen

Die meisten BIM-Design-Tools, wie z.B. Revit, sind in erster Linie auf die Planung neuer Gebäude ausgerichtet, so dass es schwierig ist, sie für die Dokumentation bestehender Strukturen effektiv zu nutzen.

Eine Möglichkeit, diese Herausforderung zu umgehen, ist der Einsatz von Plugins, die mehr Flexibilität bieten. Eine weitere mögliche Lösung ist die Verwendung spezialisierter Punkt-zu-Wolke-Verarbeitungstools (wie Recap Pro, CloudCompare) für die erste Geometrieextraktion vor dem Import in BIM-Plattformen.

Wettereinflüsse

Die Scan-to-BIM-Methode unterliegt gewissen wetterbedingten Einschränkungen und kann bei bestimmten Wetterbedingungen, wie z.B. Regen, nicht im Freien durchgeführt werden.

Eine Möglichkeit, dies abzumildern, ist die strategische Planung der Scan-Perioden, d.h. die Festlegung von Scan-Plänen in Jahreszeiten mit weniger Regen. Bei ungünstigen Wetterbedingungen ist es auch möglich, das Scannen von Innenräumen zu bevorzugen.

Schwierigkeiten beim Scannen großer Gebiete

Das Scannen großer Gebiete stellt eine größere Herausforderung dar, da die Verarbeitung großer Datensätze ausreichend Rechenleistung und Speicherplatz erfordert, was die Kosten erhöhen kann.

Die Verwendung von Cloud Computing-Plattformen kann bei Speicherplatzproblemen helfen. Es besteht auch die Möglichkeit, Plattformen zu nutzen, die nur relevante Teile von Punkt-zu-Wolke-Daten auf der Grundlage des Betrachtungsortes laden, anstatt ganze Datensätze zu laden.

Belebte Standorte

Beim Scannen sollten die Bereiche generell leer sein, da Interaktionen die Datengenauigkeit beeinträchtigen könnten. Dies kann bei aktiven Gebäuden schwierig sein.

Die richtige Planung ist eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen. Die Festlegung von Scan-Zeiten für Wochenenden oder Feiertage könnte verkehrsreiche Standorte entschärfen. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung einer Phasenmethode für das Scannen, bei der die Unternehmen sich mit den Gebäudemanagern abstimmen, um schrittweise zonale Scans zu vereinbaren.

Bewährte Verfahren zur Erstellung genauer 3D-Modelle

Jeder erfolgreiche Modellierungsprozess sollte mit einer umfassenden Scanplanung beginnen, die die Anforderungen an die Modellierung im Auge behält. Wenn Sie wissen, wie das Modell in Zukunft verwendet werden soll, können die Scanteams sicherstellen, dass die kritischsten Bereiche angemessen abgedeckt werden, indem sie die Auflösungseinstellungen anpassen und den erforderlichen Detailgrad erfassen, ohne zu viele Informationen zu speichern. Die Koordinierung zwischen Modellierungs- und Scanteams kann zusätzliche Scansitzungen und teure Nacharbeiten verhindern, wenn sie richtig vorbereitet wird.

Die Erstellung eines klaren Modellierungsplans vor Beginn der Produktionsarbeiten kann eine wichtige Orientierungshilfe für die verschiedenen Phasen des Konvertierungsprozesses sein. Solche Pläne sollten definieren:

• Workflow-Prozesse für die Qualitätsprüfung anhand der Punktwolkendaten
• Prioritätsreihenfolge für jedes Element und Objekt im BIM-Modell
• Dateiorganisation mit Benennungskonventionen und Unterstützung der Projektzusammenarbeit
• Geeignete LOD-Spezifikationen für Gebäudekomponenten
• Genauigkeitsanforderungen und Toleranzen für verschiedene Verwendungszwecke des Modells

Bei den meisten großen und komplexen Bauwerken wird ein phasenweiser Modellierungsansatz verwendet, der sich unter diesen Umständen als besonders effektiv erweist. Anstatt von Anfang an ein hochgenaues Modell zu erstellen, können Teams ein Modell in mehreren „Phasen“ mit zunehmendem Detaillierungsgrad entwickeln, die sich an bestimmten Projektmeilensteinen orientieren. So kann beispielsweise ein anfängliches Massemodell frühe Entwurfskonzepte unterstützen, die schematische Entwurfsphase eignet sich hervorragend, wenn nur die primären strukturellen und architektonischen Elemente skizziert werden, während die Baudokumentation im weiteren Verlauf detailliertere Systeme und Komponenten erfordert.

Die Qualitätsprüfung ist nach wie vor ein wesentlicher Schritt im Modellentwicklungsprozess. Sie muss über einen einfachen visuellen Vergleich zwischen dem Modell und der Punktwolke hinausgehen, wobei quantitative Validierungstechniken eingesetzt werden, um die Einhaltung der verschiedenen Genauigkeitsanforderungen zu gewährleisten. Die effektivsten Arbeitsabläufe beinhalten regelmäßige Qualitätskontrollen, anstatt sich nur auf die Endkontrolle zu verlassen. So können systematische Probleme rechtzeitig korrigiert werden, bevor sie sich auf das gesamte Modell ausbreiten können.

Beste Praktiken und Fallstricke bei Scan to BIM

Eine erfolgreiche Scan-to-BIM-Implementierung erfordert nicht nur fortschrittliche Technologien und qualifizierte Mitarbeiter, sondern auch eine sorgfältige Planung, eine klare Kommunikation und ein umfassendes Verständnis der möglichen Herausforderungen, die die besten Bemühungen zunichte machen können. Wenn Sie sich mit den besten Praktiken und möglichen Fallstricken befassen, die den Punktwolken-zu-BIM-Implementierungsprozess beeinträchtigen können, lassen sich die Projekte besser durchführen und die Herausforderungen leichter bewältigen.

Welche Best Practices tragen zum Erfolg von Scan to BIM bei?

Legen Sie Zweck und Umfang frühzeitig fest

Bevor Sie mit dem Scannen beginnen, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, wofür die Punktwolke und das daraus resultierende Modell letztendlich verwendet werden sollen. Dieser Schritt kann dazu beitragen, zu bestimmen, welche Daten gesammelt werden und wie diese Daten organisiert werden sollen.

Liegt der Schwerpunkt des Projekts auf der Mechanik, der Elektrik, den Sanitäranlagen oder der gesamten Gebäudehülle? Oder ist es etwas ganz anderes? Der Schwerpunkt des Projekts kann dazu beitragen, die Ressourcen für das Scannen einzuschränken. Wenn der Projektumfang eher die Sanitäranlagen betrifft, schadet es zwar nicht, die elektrischen Komponenten zu scannen, aber es wäre sinnlos, Drähte und Steckdosen zu scannen, die ausgetauscht werden sollen.

Sobald der Umfang des Projekts klar umrissen ist, werden die Bereiche, die im BIM-Modell dokumentiert werden müssen, deutlicher. Das spart auf lange Sicht Zeit und Ressourcen.

Wachsames Management des internen Scope Creep

Es ist von entscheidender Bedeutung, den Umfang des Scan-to-BIM-Prozesses intern zu verwalten, um sicherzustellen, dass Ihr Team nicht zu viel oder zu wenig an dem Projekt arbeitet. Aufgrund des großen Umfangs von Punktwolken kann man sich leicht dazu hinreißen lassen, zu scannen und unnötige Details zu erfassen. Die Aufgabenvielfalt der Teammitglieder muss mit Bedacht gesteuert werden.

Dies lässt sich mit einer strukturierten Kommunikation, wie wir gleich sehen werden, und einem agilen Projektmanagement-System bewerkstelligen. Damit wird es einfacher, Abweichungen zu erkennen, Probleme zu korrigieren und weitere Anweisungen zu geben, damit das Team den Prozess nicht aus den Augen verliert.

Kommunikation und Zusammenarbeit mit Stakeholdern

Eine Vielzahl von Interessengruppen, darunter Bauherren/Entwickler, Architekten, Ingenieure, Bauunternehmer und Facility Manager, können von der Einsicht in BIM-Daten profitieren. Es sollte keine Silos mit diesen Informationen an einem Ort geben. Der Zugang zu den Daten und deren Nutzung für die Zusammenarbeit sollte allen, die davon profitieren können, offen stehen.

Cloud-basierte Anwendungen machen dies möglich und erlauben es den Beteiligten, mit 3D-Punktwolken via Laptop, Tablet oder mobilem Gerät zu interagieren, auch wenn sie nicht vor Ort sind. Richtige Kommunikation und Zusammenarbeit geht über den reinen Dateiaustausch hinaus und umfasst Folgendes:

• Erleichterung der Verfolgung von Problemen von verschiedenen Standorten aus in der Cloud
• Sicherstellen, dass auch nicht-technisches Personal mit den verfügbaren Tools umgehen kann
• Unterstützung von Kommentaren und Markierungsfunktionen
• Erleichterung der kontextbasierten Kommunikation in Verbindung mit bestimmten räumlichen Standorten
• Aufrechterhaltung der Versionskontrolle bei der Weiterentwicklung des Modells

Anreicherung von Punktwolkendaten mit Bildmaterial

Durch 3D-Laserscanning erstellte Punktwolken sind genau und benötigen keine Bilder. Fotos helfen den Beteiligten, Punktwolken zu verstehen und zu durchqueren, insbesondere denjenigen, die mit geometrischen Landschaften nicht vertraut sind.

Das ideale Szenario ist die Integration von 360-Grad-Videos mit Ihren Punktwolkendaten. Fotorealistische Rundgänge mit Punktwolkengenauigkeit ermöglichen es den Beteiligten, Ihren Projektstandort von überall aus virtuell zu erkunden. Durch die Kombination der Vertrautheit von Fotos mit der Genauigkeit von Punktwolken schafft dieser fotorealistische Punktwolken-Viewer (z. B. 360-Grad-Bilder, die mit Scans verknüpft sind) ein intuitives Erlebnis, das abstrakte geometrische Daten mit vertrauten Räumen verbindet.

Arbeiten Sie mit vertrauenswürdigen 3D-Laserscanning-Partnern

Die Zusammenarbeit mit einem firmeninternen Team für das Scannen ist keine schlechte Option, aber Sie können das Beste herausholen, wenn Sie mit professionellen Partnern zusammenarbeiten, was einige Vorteile mit sich bringt:

Niedrigere Anfangskosten: Die Anschaffung der gesamten Ausrüstung und die Schulung des Personals können sehr kostspielig sein, die Zusammenarbeit mit einem professionellen Team erspart Ihnen dies.

Geringere Vorlaufzeit: Durch die Zusammenarbeit mit einem professionellen Anbieter entfällt der Zeitaufwand für die Suche nach Tools und Prozessen.

Maximale Datennutzung: Viele Anbieter bieten umfassende Scan- und Modellierungsdienste an, so dass Sie Ihre Scandaten optimal nutzen können, ohne interne Modellierungskapazitäten aufbauen zu müssen.

Professionelle Beratung: Der richtige professionelle Partner führt nicht nur BIM-Scans durch, sondern liefert auch wertvolle Erkenntnisse, die Ihnen helfen, optimale Entscheidungen zu treffen.

Effizientere Ressourcenzuweisung: Wenn Sie den Erfassungsprozess an Profis delegieren, haben Sie mehr Zeit und Teammitglieder, die sich anderen Aufgaben widmen können.

Welche häufigen Fallstricke sollten Sie vermeiden?

Da oben bereits einige bewährte Verfahren vorgestellt wurden, die die Arbeit im Scan-to-BIM-Prozess erleichtern können, stellen wir Ihnen hier 3 Fallstricke vor, die viele Unternehmen übersehen.

Versäumnis, die Scanning-Strategie mit den Modellierungsanforderungen abzustimmen

Viele Projekte leiden darunter, dass das Scanteam Daten erfasst, ohne vollständig zu verstehen, wie diejenigen, die die Modelle erstellen, sie verwenden werden. Diese Diskrepanz kann sich auf kritische Bereiche auswirken, zu unangemessenen Auflösungseinstellungen oder fehlenden Kontextinformationen führen.

Die einfachste Lösung für dieses Problem ist die Kommunikation und Koordination zwischen den Teams von Anfang an.

Die Komplexität der Konvertierung wird unterschätzt

Der Prozess der Konvertierung von Point-to-Cloud-Daten in BIM-Modelle ist kein einfacher Prozess. Es ist immer ein professioneller Input und eine professionelle Aufsicht erforderlich. Unternehmen, für die dieser Prozess neu ist, unterschätzen oft die Zeit und die Fähigkeiten, die dafür erforderlich sind.

Die Zusammenarbeit mit Fachleuten und die Möglichkeit, den Zeitplan für das Projekt anzupassen, können helfen, dieses Problem zu lösen.

Unzureichende Qualitätsprüfungsprozesse

Viele Unternehmen vernachlässigen oft eine angemessene quantitative Überprüfung und verlassen sich auf visuelle Vergleiche zwischen Punktwolken und konstruierten Modellen. Ohne angemessene quantitative Validierungstechniken und systematische Überprüfungsprozesse kommt es leichter zu Fehlern bei den Abmessungen und anderen Unstimmigkeiten bei der Modellierung.

Die Arbeitsabläufe sollten eine konsequente Qualitätsprüfung und Validierung der Modelle während ihrer gesamten Entwicklungsphase beinhalten, anstatt nur bis zum Ende eines Zyklus zu warten.

Wie wird das 3D-Laserscanning in die BIM-Software integriert?

Die Integration von Scantechnologie und BIM-Plattformen entwickelt sich weiter und wird immer besser. Immer mehr Softwareentwickler erkennen aktiv die Notwendigkeit der Unterstützung von Punktwolken für Renovierungsprojekte und Dokumentation. Die zunehmenden Integrationsbemühungen haben bereits einen komplexen und langwierigen Prozess in eine Kombination von zunehmend optimierten Arbeitsabläufen verwandelt, die die Genauigkeit der Daten erhalten und gleichzeitig die Benutzerfreundlichkeit verbessern können. Wie wir bereits erwähnt haben, handelt es sich dabei jedoch um einen fortlaufenden Prozess. Daher ist die Kenntnis des aktuellen Entwicklungsstandes eine große Hilfe für Teams, die versuchen, effiziente Pipelines zu entwickeln, die die Stärken spezialisierter Tools nutzen und die Auswirkungen von Problembereichen minimieren.

Wie funktionieren Qualitätskontrolle, Validierung und Level of Detail (LOD) bei Scan to BIM?

Der Datenwechsel von Point-to-Cloud zu BIM ist nur so zuverlässig wie die Qualitätskontroll- und Validierungsprozesse, die ihn steuern. Ohne Systeme zur Überprüfung der Konsistenz bei der Transformation können Fehler unbemerkt bleiben, was den Nutzen des Modells für die Koordination, den Bau und das Facility Management untergraben kann.

Verständnis von Level of Detail (LOD) bei Scan to BIM

Level of Detail-Spezifikationen legen den Umfang der geometrischen Genauigkeit und anderer Informationen fest, die für jedes architektonische Element in den verschiedenen Phasen des Projekts erforderlich sind. Das LOD-Rahmenwerk des BIM-Forums enthält Standarddefinitionen für Detailstufen, von LOD 100 (konzeptionelle Darstellung) bis LOD 500 (verifizierte Darstellung des Ist-Zustandes).

Bei Scan-to-BIM-Projekten ist LOD 300 in der Regel die niedrigste Genauigkeitsstufe, die für Sanierungs- und Nachrüstungsprojekte benötigt wird. Sie ist genau genug für die Designentwicklung und Koordination. Wenn Sie eine Genauigkeit auf Fertigungsebene benötigen, wie z.B. bei komplizierten mechanischen, elektrischen und sanitären MEP-Systemen oder strukturellen Verbindungen, könnten Sie LOD 400 benötigen. Die Festlegung der richtigen LOD-Ziele für verschiedene Gebäudeteile vor Beginn der Modellierung hilft den Teams, das richtige Gleichgewicht zwischen Genauigkeitsanforderungen und Projektressourcen und -fristen zu finden.

Wesentliche Techniken zur Qualitätskontrolle

Überprüfung der Punktwolkenregistrierung

Dies bildet die Grundlage der Qualitätssicherung. In der Anfangsphase, bevor mit den Scans begonnen wird, müssen die Teams überprüfen, ob ein Koordinatensystem vorhanden ist, das die Ausrichtung mit den verschiedenen Scans gewährleistet.

Audits der Modellgenauigkeit

Anstatt sich nur auf die visuelle Darstellung zu verlassen, sollten die Teams von Anfang an quantitative Validierungstechniken für die Punktwolken und das BIM-Modell einrichten. Durch die regelmäßige Durchführung dieser Audits während der Modellentwicklung werden Fehler erkannt, bevor sie sich ausweiten.

Automatisierte Validierungstools

Die Verwendung automatisierter Validierungstools wie Revit zusammen mit Plugins und benutzerdefinierten Skripten kann die Fehlererkennung erheblich verbessern. Diese automatischen Prüfungen arbeiten mit der menschlichen Überprüfung zusammen, indem sie große Datensätze schnell analysieren und ungewöhnliche Ergebnisse zur weiteren Untersuchung markieren.

Vertrauen schaffen durch systematische Überprüfung

Die Priorisierung der Qualitätskontrolle geht über die Anschaffung von technischen Tools und häufige Audits hinaus und umfasst auch Dokumentation und Rückverfolgbarkeit. QS-Protokolle sollten geführt werden und Registrierungsstatistiken, Abweichungsberichte und die Behebung festgestellter Probleme enthalten, da sie als Prüfpfad dienen, der die Glaubwürdigkeit des Modells belegt. Die Dokumentation ist von entscheidender Bedeutung, wenn Interessengruppen involviert sind und die Genauigkeit eines Modells in Frage stellen wollen. Sie hilft den Modellen auch, vertragliche Bestimmungen oder Industriestandards wie ISO 19650 zu erfüllen.

Die Investition in eine solide Qualitätskontrolle ist keine einmalige Angelegenheit, und ihre Vorteile sind es auch nicht. Die Vorteile reichen von der Verringerung der Notwendigkeit von Nacharbeiten über die Minimierung von Konflikten bei der Zusammenarbeit bis hin zur Bereitstellung von BIM-Modellen, die vertrauenswürdig sind und für wichtige Entscheidungen verwendet werden können.

Beliebte BIM-Software für die Verarbeitung von Punktwolkendaten

Revit von Autodesk ist die vorherrschende BIM-Plattform auf dem Markt und verfügt auch über starke Punktwolkenfunktionen. Sie kann die branchenüblichen Punktwolkenformate (RCP und RCS) direkt importieren und bietet gleichzeitig Referenzvisualisierungstools, die speziell für das Scannen von Daten entwickelt wurden. Um ehrlich zu sein, war es von Anfang an nicht in erster Linie als Plattform für die Verarbeitung von Punktwolken konzipiert, aber seine direkten Unterstützungsfunktionen können dennoch eine Menge Störungen des Arbeitsablaufs bei der Erstellung von Modellen mit Scandaten als Referenzen beseitigen.

Was die dedizierte Verarbeitung von Punktwolken betrifft, so bieten spezialisierte Plattformen wie Leica Cyclone, FARO SCENE und Trimble RealWorks umfassende Werkzeuge für die Registrierung, Bereinigung und Optimierung von Scandaten. Viele der speziellen Funktionen dieser Lösungen sind in allgemeiner BIM-Software nicht enthalten, z. B. komplexe Registrierungsalgorithmen, automatische Merkmalsextraktion, Netzerstellung usw. Viele etablierte Scan-Workflows verwenden eines dieser Tools für die anfängliche Datenvorbereitung, bevor die optimierten Punktwolken an eine auf die Modellierung ausgerichtete Plattform übertragen werden.

CloudCompare und ähnliche Open-Source-Plattformen erfreuen sich ebenfalls großer Beliebtheit als Lösungen für die spezifische Bearbeitung von Punktwolken, die starke Vergleichs-, Mess- und Analysefunktionen bieten, aber keine Lizenzkosten verursachen. Diese Tools bieten wertvolle Zusatzfunktionen für Unternehmen mit begrenzten Softwarebudgets, auch wenn ihnen oft die nahtlose BIM-Integration und andere Funktionen proprietärer Lösungen fehlen.

In den letzten Jahren gab es auch ein starkes Aufkommen spezialisierter Middleware-Lösungen, die sich vor allem auf das Scannen von Brücken und BIM-Workflows konzentrieren. Dazu gehören Beispiele wie Cintoo Cloud, Scan Essentials und PointCab, die sich als Zwischenprodukt zwischen traditioneller Bearbeitungssoftware und BIM-Plattformen positionieren. Diese Tools sind in erster Linie auf die Anpassung von Primitiven, die Extraktion von Schnitten und das Anbringen von Anmerkungen spezialisiert. All dies sind Aufgaben, die den Modellierungsprozess effizienter machen, ohne dass eine direkte Manipulation der Punktwolke erforderlich ist.

Datenverarbeitung im BIM-Workflow

Effektive Datenverwaltungsstrategien sind bei der Verwendung der großen Datensätze, die für umfassende Gebäudescans typisch sind, praktisch zwingend erforderlich. Ein hochauflösender Scan eines einzelnen Projekts kann mehrere Terabytes an Rohdaten erzeugen, was sowohl die Verarbeitung als auch die Speicherung vor erhebliche Herausforderungen stellt. Daher verwenden Unternehmen in der Regel mehrstufige Datenverwaltungskonzepte, die:

• die ursprünglichen Scandateien für Archive aufbewahren
• bereinigte Punktwolken in voller Auflösung beibehalten
• optimierte Versionen von Punktwolken für den regelmäßigen Gebrauch erstellen
• leichtgewichtige Visualisierungen für allgemeine Referenzzwecke oder zur Einbindung von Interessengruppen erstellen

Dieser hierarchische Ansatz trägt dazu bei, ein Gleichgewicht zwischen der Datenerhaltung und den praktischen Leistungseinschränkungen zu schaffen, indem er die Möglichkeit bietet, bei Bedarf auf die Originaldaten zurückzugreifen, und gleichzeitig den Zugriff auf die für verschiedene Aufgaben erforderlichen Detailstufen ermöglicht.

Die Standardisierung von Formaten ist immer noch ein laufender Prozess im Scan-to-BIM-Workflow. Die Branche als Ganzes hat sich weitgehend auf die Verwendung standardisierter Formate wie E57 für den scannerunabhängigen Datenaustausch geeinigt, doch dominieren proprietäre Datenformate aufgrund ihrer Leistungsvorteile immer noch bestimmte Arbeitsabläufe. Eine erfolgreiche Implementierung erfordert immer eine sorgfältige Planung möglicher Formatübergänge, um eine Verschlechterung der Präzision oder einen Datenverlust zu vermeiden, insbesondere beim Wechsel zwischen herstellerspezifischen Plattformen.

Vorverarbeitungsvorgänge sind hier ebenfalls erwähnenswert, da sie sich sowohl auf die Nutzbarkeit der Punktwolke als auch auf die Qualität des resultierenden Modells auf unterschiedliche Weise auswirken. Grundlegende Registrierung und Bereinigung sind nicht die einzigen Prozesse, die hier enthalten sind. Vorgänge wie die Berechnung von Oberflächennormalen, Rauschfilterung und Segmentierung können die Erkennung von Merkmalen und die Qualität der Visualisierung in vielen Situationen erheblich verbessern. Es gibt auch bereits mehrere fortschrittliche Klassifizierungsalgorithmen auf dem Markt, die eine automatische Identifizierung und Farbkodierung der wichtigsten Gebäudeelemente innerhalb der Punktwolke ermöglichen, was die anschließende Modellierung erheblich beschleunigt.

Wie kann 3D-Scanning die Sicherheit bei Renovierungsprojekten verbessern?

Laserscanning hat einen überraschend starken Einfluss auf die Sicherheitsplanung bei Renovierungsprojekten, da es die bestehenden Bedingungen umfassend dokumentiert, bevor jemand in einer potenziell gefährlichen Umgebung arbeiten muss. Dies ist vor allem in der Industrie wichtig, wo eine genaue Dokumentation der Abstände zwischen den Geräten, der engen Räume und der Überkopfgefahren dank der Verfügbarkeit einer überwältigenden Menge an präzisen Daten bei der detaillierten Sicherheitsplanung und den Strategien zur Risikominderung helfen kann.

Fernerkennungsfunktionen sind besonders wertvoll bei der Dokumentation von kontaminierten Umgebungen oder verfallenen Strukturen. Moderne Fernerkundungsgeräte können instabile Gebiete aus der Ferne dokumentieren, während Roboter oder andere mobile Plattformen gefährliche Umgebungen durchqueren können, ohne Menschenleben zu gefährden. Die daraus resultierenden Informationen helfen bei der gründlichen Beurteilung der Bedingungen und der Planung, ohne dass Mitglieder des Projektteams unnötig gefährdet werden.

Weitere potenziell vorteilhafte Aspekte von Punktwolkendaten im Zusammenhang mit Sicherheitsbemühungen sind unter anderem:

• Unterstützung bei der detaillierten Planung von temporären Schutzsystemen mit hochpräzisem räumlichen Kontext
• Referenzdaten für die Implementierung technischer Kontrollen auf der Grundlage der tatsächlichen Bedingungen
• Virtuelle Orientierung auf der Baustelle und Sicherheitstraining unter Verwendung genauer Darstellungen der Projektumgebung
• Unterstützung für die Vorfertigung außerhalb der Baustelle, um gefährliche Arbeiten vor Ort so weit wie möglich zu minimieren

Verwendung von Revizto für die Integration von 3D-Laserscanning

Revizto ist auch eine sinnvolle Option für bestimmte Aufgaben im Zusammenhang mit Punktwolkendaten, denn es ist eine wertvolle Plattform für die Zusammenarbeit mit vielen Funktionen. Sie ermöglicht eine intuitive Navigation durch integrierte Modelle und zugehörige Scan-Informationen, ohne dass technische Kenntnisse erforderlich sind, wodurch komplexe räumliche Informationen für Bauherren, Bauunternehmer und Berater viel leichter zugänglich werden.

Die Plattform erleichtert die Kommunikation über die bestehenden Bedingungen vor Ort durch eine vereinfachte Schnittstelle zur Problemverfolgung und Markierung, die direkt mit den räumlichen Positionen innerhalb des zusammengeführten Modells und der Punktwolke verbunden ist. Diese kontextbezogene Kommunikation trägt dazu bei, Missverständnisse zu vermeiden, und ermöglicht eine effektivere Zusammenarbeit aus der Ferne, so dass die Teammitglieder ohne spezielle Messgeräte oder Besuche vor Ort auf genaue Standorte und Bedingungen verweisen können.

Revizto ist kein primäres Authoring-Tool, aber seine Rolle als Vermittlungsplattform hilft ihm, dedizierte BIM- und Punktwolkenverarbeitungsanwendungen zu ergänzen, anstatt sie vollständig zu ersetzen. Der größte Wert von Revizto liegt in der Demokratisierung des Zugangs zu komplexen technischen Informationen. Es ermöglicht die Schaffung einer gemeinsamen visuellen Umgebung, die eine effektive Kommunikation zwischen allen Projektbeteiligten ermöglicht, selbst wenn diese unterschiedliche Softwareplattformen verwenden. Diese Brückenfunktion erweist sich als besonders wertvoll bei großen Projekten mit mehreren Beratern, bei denen jeder in einer anderen Authoring-Umgebung arbeiten kann.

Verwendung digitaler Zwillinge und Integration von Facility Management

Scan-to-BIM-Modelle erzeugen in der Regel exakte digitale Zwillinge der gescannten Strukturen, was langfristig beim Facility Management helfen kann. Um diese digitalen Zwillinge von Modellen zu erhalten, können zusätzliche Metadaten und Attribute hinzugefügt werden, wodurch sie den realen Strukturen viel näher kommen und Architekten und Ingenieuren helfen, den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes vom Entwurf bis zum Abriss genau vorherzusagen. Dieser digitale Zwilling dient als wertvolle Ressource für Beteiligte, die nicht in der Lage sind, die Baustelle physisch zu besuchen, um die Veränderungen vor Ort zu überwachen.

Welche Rolle spielt das Laserscanning in der Bauindustrie?

Die Laserscanning-Technologie hat sich längst über ihre ursprüngliche Anwendung in der Vermessung und der Dokumentation von Baudenkmälern hinaus entwickelt und ist zu einem wichtigen Element moderner Bauabläufe geworden. In der modernen Umgebung können Punktwolkendaten Entscheidungen während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes unterstützen, von der anfänglichen Standortdokumentation über die Bauüberprüfung bis hin zum laufenden Facility Management. Die Auswirkungen dieser Technologie auf verschiedene Projekte und Methoden können variieren, aber das allgemeine Nutzenversprechen ist immer noch dasselbe: das Ersetzen von Annahmen durch genaue räumliche Daten.

Auswirkungen auf bestehende Bauprojekte

Renovierungs- und Umnutzungsprojekte haben wahrscheinlich am meisten von der Einführung des Laserscannings profitiert. Scans beseitigen viele Unsicherheitsfaktoren, die bei solchen Projekten jahrelang eine Rolle gespielt haben, indem sie eine genaue Dokumentation der bestehenden Bedingungen erstellen. Die Technologie ist besonders wertvoll bei Projekten mit komplexen Geometrien, fehlenden Informationen oder zahlreichen historischen Veränderungen, die zu undokumentierten Bedingungen geführt haben. Unter solchen Umständen enthüllt das Scannen oft wichtige Dimensionsinformationen, die mit herkömmlichen Messmethoden unentdeckt bleiben würden.

Neben der Maßgenauigkeit bietet das Scannen auch entscheidende kontextuelle Informationen, wenn es um die Beziehungen zwischen Gebäudesystemen geht , die in herkömmlichen Dokumentationen nicht dargestellt werden. Die Visualisierung mechanischer Systeme in ihrem räumlichen Kontext, mit allen Aufhängungen, Stützen und angrenzenden Diensten, trägt dazu bei, eine sicherere Atmosphäre für die Planung von Nachrüstungen zu schaffen und gleichzeitig die Raumnutzung zu verbessern. Es kann den Teams helfen, potenzielle Konflikte bereits in einem frühen Stadium des Planungsprozesses zu erkennen, in dem die Kosten für die Lösung solcher Probleme minimal sind.

Auch bei Projekten im Bereich des Kulturerbes und des Denkmalschutzes hat diese Technologie erhebliche Vorteile gebracht, insbesondere in Situationen, in denen die Dokumentationsstandards über die des konventionellen Bauwesens hinausgehen. Lasermessungen und ihre Berührungslosigkeit tragen dazu bei, empfindliche historische Oberflächen zu schützen und gleichzeitig unregelmäßige Geometrien und einzigartige architektonische Elemente mit einem unglaublich hohen Maß an Präzision zu erfassen. Eine umfassende Dokumentation solcher Projekte schafft andererseits wertvolle Aufzeichnungen über bedeutende Strukturen, die andernfalls möglicherweise nur unzureichend dokumentiert worden wären.

Industrielle Anwendungen & Fallstudien

Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen für 3D-Scan to BIM in verschiedenen Branchen. 3D-Laserscan to BIM wurde in praktischen Projekten eingesetzt, und diese Projekte haben die praktische Wirksamkeit der Scan-to-BIM-Nutzung in der Architektur-, Ingenieur- und Bauindustrie (AEC) gezeigt. Wir werfen einen Blick auf einige bemerkenswerte Fallstudien, bevor wir uns einige andere praktische Anwendungen in der Branche ansehen.

3D Scan to BIM Fallstudien

World Trade Center Gelände: Dokumentation der Gedenkstätte und der Infrastruktur

Während der Sanierung des World Trade Center-Geländes wurde eine Dokumentation der bestehenden unterirdischen Infrastruktur, der Denkmäler und der angrenzenden Strukturen benötigt, um die Koordination der neuen Bauarbeiten zu unterstützen. Mit Hilfe von Scans wurde die genaue Lage von Versorgungseinrichtungen, elektrischen Armaturen, Fundamenten und Gedenkstättenelementen erfasst, die mit neueren Entwicklungen in Konflikt geraten könnten, und gleichzeitig eine räumliche Beziehung zwischen den neuen und alten Strukturen hergestellt. Das erstellte Modell unterstützte die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Designteams, die an unterschiedlichen Projekten auf dem Gelände arbeiteten. Dies führte dazu, dass das neue Bauwerk unter Berücksichtigung der physischen Beschränkungen und der Denkmalgestaltung des älteren Bauwerks errichtet wurde. Dieser Fall zeigt die Rolle von Scan to BIM bei groß angelegten städtischen Projekten, bei denen zahlreiche Beteiligte auf der Grundlage genauer gemeinsamer räumlicher Daten koordiniert werden müssen.

Burg von Maredolce: Verwaltung des mittelalterlichen Erbes

Eine wichtige Anwendung von Scan to BIM ist die Verwaltung von Kulturerbestätten. Die Burg von Maredolce in Palermo, Italien, ist ein Beispiel für diese Anwendung. Dieser normannische Palast aus dem 12. Jahrhundert musste sowohl wegen seiner historischen Bausubstanz als auch wegen der Spuren, die die Zeit hinterlassen hatte, erfasst werden. Durch den Scanprozess konnten die unregelmäßige Mauerwerkskonstruktion, die komplexen Systeme und die Wechselwirkungen späterer Eingriffe erfasst werden, um das Bauwerk nutzbar zu halten. Der 3D-Scan, der in ein BIM-Modell umgewandelt wurde, kombinierte geometrische Daten mit historischen Recherchen und Zustandsbewertungen, was zu einer Wissensbasis führte, die die Entscheidungsfindung bei der Restaurierung unterstützt. Dieser Fall zeigt die Interpretationsschwierigkeiten, die bei der Konvertierung von Punktwolken in BIM für Bauwerke auftreten, die nie einer regelmäßigen Geometrie gefolgt sind. Die Modellierer müssen einen Kompromiss zwischen der Forderung nach handhabbaren, funktionierenden Modellen und der realistischen Darstellung von Anomalien finden.

Mechanischer Raum einer Schule in Florida: MEP-System-Dokumentation

Wenn es um die Dokumentation von MEP-Installationen mit Scan to BIM geht, ist der Maschinenraum einer Schule in Florida eine großartige Fallstudie. Das Projekt zur Nachrüstung des Maschinenraums in einer Bildungseinrichtung in Florida zielte darauf ab, einen Maschinenraum nachzurüsten, der im Laufe der Zeit mehrfach renoviert worden war, ohne dass eine angemessene Dokumentation erfolgte. Mithilfe von 3D-Laser- und BIM-Scans war das Team in der Lage, die räumliche Beziehung zwischen den Strukturelementen, den mechanischen Systemen und den Komponenten der Gebäudehülle zu erfassen. Das Modell war präzise genug, um die Installation neuer Geräte zu ermöglichen, ohne die bestehenden Strukturen zu stören. Diese Fallstudie zeigt, wie Scan to BIM das Risiko eines Sanierungsprojekts senkt, indem Messdaten durch Annahmen ersetzt werden.

Industrielle Anwendungen von Scan to BIM

Wo wird Scan to BIM eingesetzt?

Gebäudemanagement

Zur Unterstützung des Raummanagements, der betrieblichen Entscheidungsfindung und der Wartungsplanung während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes verwenden Facility Manager Scan-to-BIM-Modelle als digitale Zwillinge. Dies kann bei älteren Einrichtungen helfen, für die es auf bestimmten Ebenen keine konkreten Pläne gibt. Die digitalen Modelle liefern genaue Gerätepositionen, Grundrisse und Systemdokumentationen, die für die Gebäudewartung unerlässlich sind. Durch die Integration von Point-to-Cloud-Daten in die Gebäudemanagement-Software können Wartungsfachleute versteckte Systeme aufspüren, Gerätespezifikationen überprüfen und Lösungen planen, ohne invasive Untersuchungen durchführen zu müssen. Diese Anwendung ist von entscheidender Bedeutung, wenn Mieter Verbesserungen anstreben, da sie genaue Kenntnisse über vorhandene MEP-Systeme, Deckenhöhen und andere strukturelle Elemente benötigen, um Design und Budget zu bestimmen.

Baumanagement

Für Baumanager ist die Scan-to-BIM-Methode hilfreich bei der Überwachung des Baufortschritts und der Qualitätskontrolle während der Ausführung eines Projekts. Da während des Bauprozesses regelmäßig Scans erstellt werden, können aktualisierte Scans mit den Modellen abgeglichen werden, um die Installationsgenauigkeit richtig abzustimmen und mögliche Probleme zu erkennen, bevor sie sich zu ernsthaften Problemen entwickeln. Außerdem hilft die Technologie bei der Bewertung der Konstruierbarkeit, indem sie versteckte räumliche Grenzen und Einschränkungen der Zugänglichkeit in den Konstruktionszeichnungen aufdeckt. In Fällen, in denen das Gebäude renoviert wird, bewahrt ein umfassendes Scannen vor dem Abriss eine digitale Aufzeichnung des bestehenden Zustands, die für künftige Entscheidungen über das Gebäude von Bedeutung sein und auch als Referenz dienen kann.

Architektur und Design

Wenn Architekten Renovierungs- und Umnutzungsprojekte in Angriff nehmen, maximieren sie die vorhandene Scan-zu-BIM-Dokumentation als Grundlage für die Ermittlung der bestehenden Bedingungen. Dies ist besonders nützlich, wenn vorhandene Pläne nicht verfügbar oder unvollständig sind. Designer können auch vorhandene Scan-to-BIM-Modelle nutzen, um zusätzliche Entwürfe zu erstellen, ohne die vorhandenen Designelemente zu beeinträchtigen. Über die Maßgenauigkeit hinaus helfen Point-to-Cloud-Daten den Architekten, Materialbedingungen, Konstruktionsdetails und räumliche Qualitäten zu verstehen, die in Designentscheidungen einfließen.

Bauingenieurwesen und Infrastruktur

Bauingenieure wenden 3D-Scan-to-BIM-Prozesse bei Tunneln, Brücken, Verkehrsanlagen und anderen großen Infrastrukturanlagen an. Denn eine genaue Dokumentation ist für Wartung, Sanierung und Kapazitätsbewertung unerlässlich. 3D-Laserscans für BIM eignen sich hervorragend für die Erfassung der feineren Details dieser großen Infrastrukturanlagen, einschließlich der Veränderungen, die Nutzung und Witterung im Laufe der Zeit bewirkt haben. Diese Veränderungen können dann von Bauingenieuren mit bestehenden Plänen für mögliche Abhilfemaßnahmen verglichen werden. Da das Scannen die Grundlage für die Erstellung dieser Modelle für ältere Anlagen bildet, verlangen die Eigentümer von Infrastrukturen bei neuen Projekten zunehmend BIM-Ergebnisse im Ist-Zustand.

Industrie- und Produktionsanlagen

Bei der Verwaltung von Industrie- und Produktionsanlagen müssen Sie einige komplexe Prozesse und Anlagen im Auge behalten. 3D-Laserscan to BIM ist sehr nützlich, da Facility Manager diese Prozesse, Anlagen, Rohrleitungsnetze und Materialtransportsysteme mit 3D-Scan to BIM dokumentieren. Diese Modelle können dann verwendet werden, um Lücken und Konflikte zwischen der zu erstellenden Ausrüstung und den bestehenden Systemen zu identifizieren, bevor diese Ausrüstung hergestellt wird. Dies gilt auch für die Entwicklung von Industriebrachen, wo die gründliche Untersuchung stillgelegter oder nicht ausgelasteter industrieller Infrastrukturen als Grundlage für die Umweltsanierung und die Planung der Wiederverwendung dient.

Zukünftige Trends bei 3D-Laserscanning und BIM

Die Scantechnologie entwickelt sich ständig weiter, hin zu einer stärkeren Automatisierung und anderen wesentlichen Vorteilen. Die Einführung von künstlicher Intelligenz ergänzt zunehmend die menschliche Interpretation im Scan-to-BIM-Prozess. Auch Algorithmen des maschinellen Lernens kommen zum Einsatz und zeigen eine bemerkenswerte Genauigkeit, wenn es darum geht, gängige Gebäudeelemente in Punktwolken zu identifizieren, z. B. Wände, Böden, Säulen, mechanische Komponenten usw. Die menschliche Überprüfung ist bei solchen Prozessen nach wie vor unverzichtbar, aber der höhere Automatisierungsgrad trägt dazu bei, den Konvertierungs-Workflow zu beschleunigen und eine umfassende Scanning-Strategie zu ermöglichen, die auch für eine Vielzahl von Projekten wirtschaftlich tragfähig ist.

Die Integration von Scanning und Baurobotik ist ein weiterer interessanter Bereich, der in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen hat. Da die Bauautomatisierung in einem beeindruckenden Tempo voranschreitet, kann eine präzise Bestandsdokumentation den räumlichen Rahmen liefern, den Robotersysteme benötigen, um unter den aktuellen Bedingungen sicher und effektiv zu interagieren. Diese Verbindung schafft viele neue Möglichkeiten, wie z.B. Abbruchroboter, die gezielte Elemente mit äußerster Präzision entfernen, oder automatische Layoutsysteme, die Designinformationen auf gescannte Oberflächen projizieren.

Mobile und tragbare Scannermöglichkeiten entwickeln sich weiter. Eine Reihe von kompakten und benutzerfreundlichen Systemen macht die Informationserfassung viel zugänglicher als je zuvor und macht es überflüssig, dass man ein spezialisierter Scannertechniker sein muss, um solche Werkzeuge überhaupt nutzen zu können. Diese Demokratisierung kann auch dazu führen, dass das Scannen über die Dokumentation von wichtigen Meilensteinen hinausgeht und die laufende Überprüfung der Konstruktion und sogar die Qualitätskontrolle unterstützt. Wenn die Erfassungstechnologie tragbar und intuitiv genug ist, wird sich das Scannen von einer periodischen Spezialdienstleistung zu einem routinemäßigen Projektdokumentationsprozess entwickeln, der leicht in den täglichen Bauprozess integriert werden kann.

Eine weitere wichtige Entwicklung für die Branche ist das dynamische Scannen, bei dem die räumlichen Daten von Umgebungen während der Bauarbeiten oder während der aktiven Nutzung erfasst werden. Traditionelles Scannen erforderte oft, dass Räume geräumt oder Bauarbeiten eingestellt wurden, um Bewegungsstörungen zu vermeiden, während diese neuen Algorithmen leicht zwischen statischen Gebäudeelementen und vorübergehenden Bewegungen unterscheiden können, was die Anwendung des Scannens auf Kontexte ausweitet, die zuvor als unpraktisch galten.

Light Detection and Ranging (LIDAR) 3D-Scanner ist ein Gerät, das den 3D-Raum mit Hilfe der LIDAR-Technologie abtastet. Er feuert zahlreiche Laserstrahlen ab, um die Entfernung zwischen dem Sensor und dem Objekt zu bestimmen. Seine Anwendungen umfassen die Analyse der Erdoberfläche, die Bewertung von Informationen über die Bodenoberfläche, die Erstellung eines digitalen Zwillings eines Objekts und die Dokumentation verschiedener geografischer Daten.

KI-gestützte Automatisierungen verändern die Scan- und BIM-Abläufe, indem sie die Klassifizierung von Objekten, die Kollisionserkennung und die Modellentwicklung automatisieren. Dadurch wird der manuelle Aufwand drastisch reduziert und die Genauigkeit während des gesamten Projektlebenszyklus verbessert.

Fragen, die Sie vor der Einführung von Scan-to-BIM beachten sollten

Wenn Sie daran interessiert sind, Scan-to-BIM in irgendeiner Phase einzuführen, müssen einige Fragen beantwortet werden, um sicherzustellen, dass Sie es entweder brauchen oder bereit sind, den Prozess effektiv zu verwalten.

Passt es in Ihre bestehenden Arbeitsabläufe? Um dies zu verstehen, können Sie sich folgende Fragen stellen: „Welche Systeme verwenden Sie bereits?“ «Ist es möglich, die Daten in Ihren aktuellen BIM-Arbeitsablauf einzubinden?

Verfügt Ihr Team über das technische Fachwissen? Das 3D-Scannen ist mit einer Lernkurve verbunden, auch wenn diese gering ist. Haben Sie bereits geschulte Mitarbeiter? Haben Sie Zugang zu Schulungsressourcen?

Was sind Ihre Geschäftsziele? Was sind die Endziele Ihres Unternehmens, und wie fügt sich Scan to BIM in die Gesamtstrategie ein?

Welche Rolle spielt Revizto bei Scan to BIM?

Die zunehmende Komplexität von Gebäudedaten, insbesondere in Form einer Kombination aus Punktwolken, BIM-Modellen und 2D-Dokumentation, führt zu erheblichen Herausforderungen bei der Koordination, die mit den üblichen Methoden der Projektkommunikation oft nicht bewältigt werden können. Spezialisierte Kollaborationsplattformen wie Revizto können diese Lücken schließen, indem sie Umgebungen schaffen, in denen verschiedene Datentypen problemlos integriert und von Beteiligten mit unterschiedlichem technischen Hintergrund genutzt werden können.

Überblick über die Revizto-Technologie

Revizto dient in erster Linie als Integrations- und Visualisierungsumgebung, die Informationen aus verschiedenen Quellen in einem einzigen 3D-Raum zusammenführt, in dem man bequem navigieren kann. Revizto konzentriert sich stark auf die Zusammenführung vorhandener Daten in einer koordinierten Referenzumgebung, anstatt eigene Daten zu generieren. Diese einheitliche Visualisierung ermöglicht den Beteiligten ein besseres Verständnis der räumlichen Zusammenhänge, insbesondere wenn es darum geht, zwischen bestehenden Bedingungen und vorgeschlagenen Eingriffen zu unterscheiden.

Die Plattform verwendet eine spezielle Datenstruktur, die die Leistung bei der Verwendung der großen Datensätze optimiert, die für eine umfassende Gebäudedokumentation typisch sind. Anstatt zu versuchen, komplette Punktwolken in voller Auflösung zu laden, verwendet Revizto eine adaptive Ladetechnik, die auf der Grundlage der verfügbaren Rechenressourcen und des Betrachtungsabstands angemessene Detailstufen anzeigt. Auf diese Weise ist es möglich, den visuellen Kontext beizubehalten und gleichzeitig eine reibungslose Navigation auch auf weniger leistungsfähiger Hardware zu ermöglichen.

Im Kern versucht Revizto, eine grundlegende Workflow-Herausforderung vieler Scan to BIM-Projekte zu lösen: die Notwendigkeit, Scan-Daten während des gesamten Design- und Bauprozesses zu referenzieren, ohne vorher eine spezielle Punktwolken-Software zu beherrschen. In diesem Zusammenhang bietet Revizto eine intuitive Benutzeroberfläche mit spielerisch inspirierten Navigationssteuerungen, die komplexe räumliche Daten auch für Beteiligte zugänglich macht, die keine technische Ausbildung in Punktwolkenanwendungen oder sogar traditionellen BIM-Umgebungen haben. Dies ist eine besonders wertvolle Funktion für Vertreter von Bauherren, Bauunternehmern und Beratern, die die bestehenden Bedingungen verstehen und darauf reagieren müssen, ohne selbst Experten im Scannen zu werden.

Häufig gestellte Fragen

Wie wähle ich die richtige Software für die Verarbeitung von 3D-Laserscans in BIM aus?

Ein guter erster Schritt ist die Analyse der spezifischen Workflow-Anforderungen Ihres Unternehmens, anstatt sich auf Standardplattformen der Branche zu beschränken. Die erfolgreichsten Implementierungen verwenden oft mehrstufige Ansätze mit spezialisierten Tools für verschiedene Funktionen oder Anwendungsfälle. Die Kompatibilität mit dem bestehenden Ökosystem sollte immer Vorrang haben, wobei die Teamfähigkeit mit der Softwarekomplexität abgewogen und auch die Datenübertragungsprotokolle evaluiert werden sollten, um nahtlose Übergänge zwischen spezialisierten Anwendungen zu überprüfen.

Wie hoch ist die Genauigkeit des 3D-Laserscannens bei Scan-to-BIM-Projekten?

Die Genauigkeit bei Scan-to-BIM-Projekten umfasst neben den Rohdaten des Scanners verschiedene andere Aspekte. Dazu gehören die Genauigkeit der Registrierung, die Interpretation der Modellierung und gezielte Vereinfachungsentscheidungen. Die endgültige Genauigkeit des Modells hängt gleichermaßen von der Scanpräzision und der Methodik ab. Anstatt eine einheitliche Präzision anzustreben, legen erfolgreiche Projekte klare Genauigkeitsspezifikationen für einzelne Gebäudeelemente auf der Grundlage ihrer beabsichtigten Verwendungszwecke fest, wobei sich die Verifizierungsprozesse auf Qualitätskontrollmaßnahmen konzentrieren, die den höchsten Projektwert liefern.

Kann Scan to BIM für Infrastrukturprojekte wie Brücken und Tunnel verwendet werden?

Scan to BIM-Methoden sind in hohem Maße an verschiedene Situationen anpassbar, auch an lineare Infrastrukturprojekte wie Brücken oder Tunnel, mit Arbeitsabläufen, die auf deren einzigartige Merkmale zugeschnitten sind. Die Brückendokumentation profitiert in hohem Maße von der Möglichkeit, komplexe Verformungen zu scannen, die sich im Laufe der Zeit entwickeln, während bei Tunnelprojekten häufig spezielle mobile Scansysteme eingesetzt werden, um umfassende Daten zu erfassen, während man sich mit geringer Geschwindigkeit durch solche ausgedehnten linearen Umgebungen bewegt. Bei großen Infrastrukturprojekten werden oft mehrere Scanverfahren kombiniert, z. B. terrestrische Systeme mit LiDAR aus der Luft, um ein integriertes Modell zu erstellen, das sowohl langfristige Anwendungen als auch unmittelbare Bauanforderungen unterstützt.