CAD Software


3D-Laserscan - Was ist an der HAWK vorhanden?


Geräte

  
Faro Focus3D X130   Creaform HandySCAN 700™
    
  
Abb.1  Abb.2
    
Hersteller:Faro  Hersteller:Creaform
Modell:Focus3D X130  Modell:HandySCAN 700™
Messbereich:0,6 – 130m  Messbereich:0,3m Fokalabstand
     Objektgrößen 0,1 – 4m
Genauigkeit:Distanzfehler bei  Genauigkeit:bis zu 0,03mm
 10 – 25m = ±2mm   0,05mm Messpunktabstand
Abtastrate:max. 1 Mio. Punkte/Sek.  Abtastrate:max. 0,48 Mio. Punkte/Sek.
Maße:240 x 200 x 100 mm  Maße:77 x 122 x 294 mm
Gewicht:5,2 kg  Gewicht:0,85 kg
Preis:ca.45.000€  Preis:ca. 52.000€
 (+5000€ für die Software)   (inkl. Software)
Temperaturbereich:5-40°C  Temperaturbereich:5-40°C

Funktionsweise

  
  
Abb.3  Abb.6
  
Abb.4  Abb.7
  
Abb.5  Abb.8
    
Der Focus3D X130 schickt einen Infrarot-Laserstrahl in das Zentrum des sich rotierenden Spiegels. Von dort aus wird dieser in den Raum reflektiert; gestreutes Licht von den umgebenen Objekten wird zurück in den Scanner reflektiert.

Die Distanzmessung wird mit der Technik der Phasenverschiebung realisiert. Das bedeutet, dass der Laserstrahl mit konstanten Wellen unterschiedlicher Länge moduliert wird. Die Distanz vom Scanner zum Objekt wird durch die Messung der Phasenverschiebungen in den Lichtwellen bestimmt. Die XYZ-Koordinate jedes einzelnen Punktes wird dann zusammen mit der Rotation des Spiegels und der des Scanners um die eigene Achse bestimmt. Der Scanner deckt einen Winkelbereich von 360° x 300° ab.

Die Laserscans werden auf einer herausnehmbaren SD-Speicherkarte gespeichert und können auf einfache Art und Weise am Computer weiterbearbeitet werden.



Hinter dem folgenden Link verbirgt sich ein Video der Firma Faro, in dem ein Focus3D in der Anwendung zu sehen ist.
Faro Focus3D Laserscanning Anwendungsvideo Projekt Dischingen



  Der HandySCAN 700™ berechnet anhand von Zielmarken, die auf der Oberfläche des Objektes angebracht sind seine Position im Raum in Echtzeit. Es ist darauf zu achten, dass genügend dieser Positionstargets am zu messenden Objekt angebracht sind. Des Weiteren zeigt eine Diode auf dem Scanner den optimalen Abstand zum Scan-Gegenstand an, welcher bei ca. 30 cm liegt.

Falls eine Beeinträchtigung der Oberfläche des zu scannenden Objektes oder Temperaturveränderungen von über 10°C vorliegen, muss das Gerät vor jedem Objektscan mithilfe einer Kalibrierungstafel neu kalibriert werden. Dieser Vorgang dauert etwa 2 Minuten.

Der Scanner arbeitet nach dem Streifenlichtprojektionssystem. Hierzu werden während der Aufnahme, von den zwei an der Vorderseite integrierten Kameras 60 Bilder pro Sekunde aufgenommen. Des Weiteren werden sieben Laserfadenkreuze, sowie einer zusätzlichen horizontalen Linie (für schwer zugängliche Bereiche) auf das Objekt projiziert. Durch die direkte Verkabelung und Verbindung zur Software, können die Aufnahmen des Scans live am Computer verfolgt werden. So kann sehr schnell nachvollzogen werden, welche Stellen des Objektes noch zu scannen sind.

Alle Daten werden als internes Format (CSF) gespeichert und anschließend als STL-Datei exportiert.

Software

  
Faro bietet eine eigens entwickelte Software namens SCENE an. Ihre Vorteile: Speziell für dieses Modell konzipiert, Scandaten effizient und unkompliziert verarbeiten und verwalten, (Wartungs-)Updates stehen, über die gesamte Lebenszeit des Produktes, für die geschützte Software zur Verfügung, erstellen von 3D-Visualisierungen und VR-Ansichten, Punktwolken- und CAD-Formate können exportiert werden, einfacher Datenaustausch durch eigene Cloud  Die Software VXelements wird von Creaform zur Verfügung gestellt.
Zur Nachbearbeitung wird an der HAWK Geomagic® Wrap (3D Systems) genutzt.





Unter anderem folgende Softwarepakete von anderen Entwicklern können ebenfalls verwendet werden: AutoCAD, AutoSurf, SurfCAM   

Hardware

  
Faro Focus3D X130   Creaform HandySCAN 700™
  
Abb.9  Abb.10
    
1 Transport- und Tragekoffer  1 Transport- und Tragekoffer
2 Stromkabel  2 Datenübertragungs- und Stromkabel
3 Externes Netzgerät mit Kabel  3 Externes Netzgerät mit Kabel
4 PowerBlock-Batterie  4 Creaform HandySCAN 700™
5 Faro Focus3D X130  5 Steckdosenadapter
6 USB-Speicherkartenleser  6 2000 Targetpoints
7 Schnellstartanleitung (im Kofferdeckel)  7 Kalibrierungsplatte (im Kofferboden)
8 DVD mit SCENE und Handbuch (im Kofferdeckel)   
9 Panorama-Schnellverschluss mit Dreifußadapter und Schrauben   
Empfohlenes Zubehör:
- Stativ
- Ersatzakku
- PowerDock-Ladestation
  Empfohlenes Zubehör:
- Notebook
- Robustes Tablet mit VXremote
- magnetische, wiederverwendbare Targetpoints

Anwendungsbereiche (für Holzingenieure)

  
Faro Focus3D X130   Creaform HandySCAN 700™
Anwendung im Innen- und Außenbereich bei:
- Gebäudestrukturen
- Fassaden
- Produktionsanlagen
- Großen Bauteilen
- Unfallorten
  Anwendung im Innen- und Außenbereich bei:
- Museologie/Digitale Archivierung
- Denkmalpflege
- 3D-Scans für die Forschung
- Analysen und Veröffentlichungen
- Multimedia
   - Unterhaltung
- Computergrafik und Spezialeffekte

Zielgruppen

  
Faro Focus3D X130   Creaform HandySCAN 700™
- Architektur
- Bauwerksdatenmodellierung
- Denkmalschutz
- Forensik
- Schiffsbau
- Anlagenbau
- Computeranimation
- Fahrzeugindustrie
- Luft- und Raumfahrttechnik
  - Produktentwicklung
- Denkmalschutz
- Ingenieure
- Forensik
- Fahrzeugindustrie
- Anlagenbau
- Prototypenbau
- Luft- und Raumfahrttechnik
- Verpackungsdesign

Abgrenzung zwischen Amateur- und Profibereich

  
Der Focus3D X130 ist nicht für Amateure geeignet und ausschließlich für die professionelle Nutzung vorgesehen. Die Bedienung des Scanners ist durch das Touch-Bedienfeld intuitiv gestaltet.  Der HandySCAN 700™ ist eine Profilösung. Allerdings ist das Gerät vor allem durch die einfache Bedienbarkeit und Handhabung auch für Amateure geeignet, wenn das nötige Kleingeld vorhanden ist.
Faro bietet spezielle Lehrgänge zum Scanner und der Software an.  Für den Umgang mit der Software, sollten Vorkenntnisse im CAD-Bereich vorhanden sein.

Kosten/Nutzen

  
Der Preis für den Scanner beträgt ca. 45.000€. Die Software kostet 5000€ extra.
Allerdings hat Faro für den Preis eine ganze Menge zu bieten.
  Der HandySCAN 700™ kostet 52.000€ inklusive der Software.
Die Möglichkeiten im Bereich des Objektscannens sind mit diesem Gerät nahezu unbegrenzt.

Zukunftsaussichten (für Holzingenieure)

  
Die 3D-(Laser-)Scan-Technologie wird sich immer weiter durchsetzen und immer besser werden.
Die enorme Zeitersparnis, ebenso die flexible Einsetzbarkeit sind die größten Vorteile dieser Methode.
Holzingenieure müssen sich in Zukunft darauf einstellen, dass 3D-Scan Geräte immer mehr in Erscheinung treten werden. In Zukunft sind solche Produkte durch ihre Effizienz und Wirtschaftlichkeit nicht mehr weg zu denken.

Fazit

  
Faro Focus3D X130   Creaform HandySCAN 700™
Vorteile:
- bessere Datenerfassung in sehr kurzer Zeit
- Datei ist im Büro und man kann immer darauf zugreifen, falls mal ein Maß vergessen worden ist
- Zeitersparnis
- Planungssicherheit
- direkte Darstellung/Visualisierung
- Minimierung von Fehlern




  Vorteile:
- Betriebsbereit in weniger als 2 min
- benutzerfreundliche Bedienung
- klein, leicht und vielseitig einsetzbar
- automatische Gitterausgabe: einsatzbereite Datei bei Abschluss der Erfassung
- Visualisierung in Echtzeit
- Algorithmus zur Oberflächenoptimierung: "Wasserdichte" Volumenkörper ohne Mehrschichtscans
- unbeschränkte Scanauflösungen: die Auflösung kann jederzeit vor oder nach dem Scan verändert werden

Nachteile:
- schlechte Ergebnisse bei zu starkem Sonnenlicht
- ebenso bei schlechten Wetterverhältnissen wie z.B. Nebel
- spiegelnde Flächen sind schwer zu scannen
  Nachteile:
- spiegelnde Flächen sind schwer zu scannen
- kein Farbscan möglich


    
Zusammenfassend kann man sagen, dass beide Geräte in ihren spezifischen Anwendungsfeldern ihre
Arbeit (sehr gut) machen und den Ingenieuren und Architekten die Arbeit deutlich erleichtern.
Beide Geräte haben ihre Schwachstellen, wie zum Beispiel: Die 3D-Laserscan-Technologie bringt es mit sich, dass man durch die Aufnahmen lediglich erfahrt wie die Oberfläche des Objektes strukturiert ist, nicht aber wie der Aufbau im Inneren aussieht. In dieser Hinsicht ist eine "analoge" Bauaufnahme teilweise immer noch notwendig beziehungsweise sogar präziser.

Quellen

 
Abb.1: http://tp3d.ru/image/data/Product/FARO/Focus-3D/faro-focus-3d-x130-2.jpg 
Abb.2: https://www.creaform3d.com/sites/default/files/styles/news/public/assets/news/press-releases/pressroom-attachments/handyscan_700_hand.jpg 
Abb.3-5 & 9: https://faro.app.box.com/s/m9003x580vc9d02eaxrat325p0rulr13 
Abb.6: Aus einem Vortrag der HAWK von Herrn Schneider und Herrn Ewald im RPM vom 28.07.2017 
Abb.7: https://www.creaform3d.com/sites/default/files/styles/gallery-block-view-featured/public/assets/galleries/handyscan3d_koenigsegg08_2.jpg 
Abb.8: https://www.creaform3d.com/sites/default/files/styles/gallery-block-view-featured/public/assets/galleries/handyscan3d_scottsports04_3.jpg 
Abb.10: Selbst erstellte Aufnahme 
https://www.google.de/search?q=wei%C3%9F&client=firefox-b-ab&dcr=0&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjBj4Ddr_rXAhWN3KQKHeI4BDAQ_AUICigB&biw=1024&bih=1058#imgrc=WGLQ-y8Qww5lhM: 

Erstellt von Jan Oldewurtel und Simon Dillmann

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