Das folgende Video bietet Ihnen einen genauen Überblick über die in meiner Software integrierten Funktionen. Als Praxisbeispiel habe ich eine Dammanlage der Mulde bei Dessau (Sachsen-Anhalt) mit dem mobilen 3D-Scansystem TILAS3D vermessen. Im weiteren Verlauf sehen Sie, wie die erfassten Daten mit der Software verarbeitet werden. Das Video demonstriert, wie Sie Scans einfach zusammenfügen, digitale Sollwertprofile erstellen, diese effizient einsetzen und welche präzisen Berechnungen und Massenermittlungen mit der Software möglich sind. Im letzten Teil des Films weise ich auf die Möglichkeit hin, dass die TILAS3D-Software auch mit fest installierten Scanmodulen zur stationären Schüttgutvermessung eingesetzt werden kann.
Einführung
Ist der Graben eben und im gewünschten Gefälle? Ist die Bodenplatte waagerecht abgezogen? Weist Ihr Bodenrelief den benötigten Verlauf auf? Prüfen Sie Ihre Erdarbeiten in wenigen Sekunden Scanzeit, direkt aus der Kabine Ihrer Baumaschine. Mit Hilfe erstellter Sollwertprofile können Sie fortlaufend Ihre Tiefbauarbeiten prüfen und somit teure Nacharbeiten vermeiden. Eine leicht verständliche Farbdarstellung des gescannten Bodens zeigt Ihnen sofort an, wo Material ab- oder aufzutragen ist. Mit wenigen Klicks können Sie die Massenermittlung und das Volumen in Bezug zu einem Sollwertprofil oder zu einer Ebene bestimmen.
Damit ist es ohne viel Aufwand möglich, Materialmengen, Maschinenlaufzeiten und die exakten Kosten einer Tiefbaumaßnahme zu ermitteln. Mit Hilfe einer in die Vermessungssoftware integrierten Simulationswelt können alle Funktionen des Programms ausgiebig erkundet werden, ohne die Scanner-Hardware zu benötigen. Dies ist ideal, um das 3D-Scansystem vor dem Kauf kennenzulernen oder Schulungen durchzuführen. Ein leicht verständliches Hilfesystem gibt Ihnen in jeder Programmgruppe nützliche Informationen, so dass Sie sich sehr schnell zurechtfinden werden.
Beispiel – Dammanlage abflachen
Das folgende Praxisbeispiel zeigt die digitale Geländevermessung an einer Dammanlage, die in einem vorgegebenen Bereich abgeflacht werden soll. Ziel der Vermessung ist das präzise Ermitteln des zu bewegenden Bodenvolumens, um Transportfahrten und Materialmengen exakt zu planen.
Der farbig hervorgehobene Bereich zeigt die abzuflachenden Flächen der Dammanlage. Links ist der Blick vom Damm auf das tiefer liegende Gelände zu sehen. Rechts schaut man von unten auf den oberen Dammverlauf.
Aus den Scandaten wurde die 3D-Flächenansicht der Dammanlage erstellt. Dazu wurden mehrere Scans durchgeführt und mit Hilfe der Software automatisch zusammengefügt. Die relevanten Erdbau-Flächen sind optisch hervorgehoben dargestellt.
Im Sollwertprofileditor wurde ein Profil erstellt, welches exakt dem gewünschten Bodenverlauf des zu bearbeitenden Geländes entspricht.
Im oberen Bild wurde der Bodenverlauf auf die Sollwertansicht eingestellt. Man erkennt deutlich den abgeflachten Verlauf, der den Vorgaben aus dem Sollwertprofil entspricht. Es ist jederzeit möglich, die Ansicht zwischen Istwert und Sollwert zu wechseln.
Eine Farbdifferenzanzeige visualisiert die Unterschiede zwischen den gemessenen Höhen und dem gewünschten Bodenverlauf. Bereiche, die gegenüber der Höhenvorgabe tiefer liegen, werden rot dargestellt. Die höher liegenden Bereiche sind hellgrün bis gelb. Grüne Bereiche sind bereits auf Sollhöhe.
In wenigen Minuten an Scan- und Bearbeitungszeit konnte im System ermittelt werden, dass für dieses Vorhaben ca. 541 m³ Material zu bewegen sind. Auch die Bearbeitungsfläche in 2D und 3D wird im Analysemodul der Software exakt ausgewiesen. Auftrags- und Abtragsvolumen werden für eine präzise Massenermittlung jeweils getrennt berechnet und angezeigt.
Diese Programmgruppe dient dem Erstellen von Sollwertprofilen. Sollwertprofile sind präzise Vorgaben für einen gewünschten Bodenverlauf. Reale Scandaten können direkt mit einem Sollwertprofil verglichen werden, um die Differenz des Bodenverlaufs gegenüber dem gewünschten Gelände-Sollwert zu bestimmen. Auch der Datenimport von Profilen im universellen STL-Format ist problemlos möglich.
Integrierte Polygonwerkzeuge zur Profilerstellung:
Mit den leistungsstarken Editierwerkzeugen erstellen Sie schnell und einfach komplexe 3D-Profile direkt in der Software:
Zuerst werden ebene Flächen erstellt, welche das Sollwertprofil abbilden.
Jede Fläche wird in einer eigenen Farbe dargestellt, um Abgrenzungen sofort zu erkennen.
Danach werden Ecken, Kanten oder ganze Flächen präzise auf die gewünschte Höhe gezogen.
Mit dem Werkzeug „Verschieben“ kann das fertige Profil auf der Arbeitsfläche neu positioniert werden.
Mit dem Werkzeug „Drehen“ lässt sich das Profil um eine ausgewählte Ecke rotieren.
Mit dem Werkzeug „Pflock“ werden digitale Vermessungspflöcke als feste Positionsreferenz gesetzt.
Sollwertprofile können jederzeit gespeichert und für spätere Erdarbeiten wieder geladen werden.
Das obere rechte Kompasspanel zeigt die aktuelle Blickrichtung sowie die eingestellte Scanrichtung an.
Das Raster der Arbeitsfläche kann über ein Optionsmenü individuell eingestellt werden.
Mit dieser Programmgruppe wird der digitale Scanvorgang gestartet. Je nach Anforderung kann zwischen zwei Scanvarianten gewählt werden. Ist ein Sollwertprofil vorhanden, so werden über die Farbcodeanzeige Abweichungen zum gewünschten Bodenverlauf sofort veranschaulicht. Für jede einzelne Koordinate kann die exakte Differenzhöhe zum Sollwert oder zur Nullhöhe ermittelt werden. Mit dem Werkzeug „Nullebene bestimmen“ wird die Referenzhöhe (Bezugshöhe) eingestellt. Ist in den Scanoptionen die automatische Pflockerkennung eingeschaltet, so werden Vermessungspflöcke zuverlässig erkannt und dreidimensional dargestellt.
Mit Hilfe der Scanpyramide wird die Position der Scandaten auf der Arbeitsfläche festgelegt. Mit den Schiebereglern stellt man die Scanrichtung sowie den vertikalen und horizontalen Öffnungswinkel ein. Hat man den ersten Scanlauf in der Programmgruppe „Einpassen“ zum Sollwertprofil ausgerichtet, so werden weitere Scans automatisch auf das Sollwertprofil verschoben. Nun kann man während der Erdarbeiten regelmäßig Scans ausführen, um die Maßhaltigkeit des Bodenverlaufs zu prüfen. Wie man in dem Beispiel erkennen kann, wurde in der vorderen rechten Ecke zu tief gegraben, sodass die Scandaten in diesem Bereich rot erscheinen. Abweichungen nach oben gehen von Grün zu Gelb über. Zusätzlich wird im oberen rechten Panel die Höhendifferenz an der Position des Cursors (weißes Kreuz) in Bezug zum Sollwert und zur Nullhöhe angezeigt.
Die Punktwolke zeigt die unfilterten Rohdaten eines 3D-Scans. Mit Hilfe der roten Linien kann überprüft werden, ob Kanten waagerecht bzw. senkrecht verlaufen. Um dies präzise zu prüfen, kann die Punktwolke frei gedreht, geneigt, verschoben und skaliert werden. Je nach den gewählten Scanoptionen werden weniger oder mehr Punktdaten erzeugt. An der Dichte der Punktwolkendaten lässt sich ebenfalls erkennen, ob das Scantempo richtig eingestellt ist – also ausreichend Messpunkte generiert werden. Größere Abstände bzw. sehr flache Winkel zum Boden erfordern ein geringeres Scantempo, um eine lückenlose Datenbasis für die Massenermittlung zu gewährleisten.
Mit Hilfe dieser Programmgruppe wird ein 3D-Scan präzise auf ein Sollwertprofil angepasst. Es ist damit ebenfalls möglich, mehrere Scans halbautomatisch, vollautomatisch oder manuell passend zueinander auszurichten. Das folgende Praxisbeispiel veranschaulicht den Vorgang des Zusammenfügens per Verknüpfung. Zunächst sind die Scandaten des aktuellen Scans noch unpassend positioniert. Ziel der Einpassung ist es, den aktuellen Scan (lila) exakt an die vorherigen Scans (blau) anzupassen.
Das obere linke Bild zeigt das manuelle Erstellen von Verknüpfungen bei eingeschalteter Pflockerkennung.
Das obere rechte Bild zeigt den angepassten Scan, nachdem der Button „Scan ausrichten“ geklickt wurde.
Wurden keine Verknüpfungen erstellt und der Button „Scan ausrichten“ geklickt, versucht die Vermessungssoftware, den neuen Scan vollautomatisch an die vorherigen Scans anzupassen, sofern die Pflockerkennung aktiviert ist. Dazu sucht die Software nach Pflöcken im aktuellen Scan, die den Pflöcken in vorherigen Scans eindeutig zugeordnet werden können. Entdeckt der Algorithmus mindestens zwei zusammengehörige Pflockpaare, wird der aktuelle Scan vollautomatisch ausgerichtet.
Um Verknüpfungen manuell zu erstellen, klickt man auf eine markante Geometrieposition des aktuellen Scans und auf dieselbe Geometrieposition der vorherigen Scans. Sind keine markanten Flächen auszumachen empfiehlt sich die Anwendung von Pflöcken. Bei eingeschalteter Pflockerkennung ist es sehr einfach möglich, Verknüpfungen zwischen zusammengehörigen Pflöcken zu erstellen.
Es ist ebenfalls möglich, den aktuellen Scan manuell zu verschieben, zu neigen oder zu drehen, um ihn vollständig eigenhändig an das digitale Geländemodell anzupassen.
Der Button „Priorität“ legt fest, ob neue Scandaten alte überlagern sollen, wenn sie über oder unter dem Höhenwert vorheriger Scans liegen. Der Button „Projektion übernehmen“ speichert die Winkel- und Positionsoffsets und sorgt dauerhaft dafür, dass neu gestartete Scans sofort automatisch ausgerichtet werden.
Die Programmgruppe „Bearbeiten“ enthält leistungsstarke Werkzeuge zum Ergänzen fehlender Scandaten, zur präzisen Fehlerkorrektur sowie zum selektiven Löschen unerwünschter Bereiche.
Das obere linke Bild zeigt am Beispiel der Simulation einen Sandhaufen, der aus zwei zusammengefügten Scans erstellt wurde. Um exakte Berechnungen des Volumens dieses Haufens ausführen zu können, sind noch ein paar Bearbeitungsschritte notwendig.
Zuerst wurden die Pflöcke entfernt, damit die hochgezogenen Höhenwerte der Pflockdarstellung das Ergebnis nicht beeinflussen. In einem nächsten Schritt wurde der Bereich fehlender Scandaten selektiert und mit dem Werkzeug „Ergänzen“ aufgefüllt. Dieses Werkzeug berechnet fehlende Flächen intelligent aus den Informationen der umgebenden Daten.
Mit Hilfe dieser Programmgruppe können präzise Berechnungen der gescannten Flächen erstellt werden. Es ist möglich, das Differenzvolumen der Scandaten in Bezug zu einem Sollwertprofil oder in Bezug zu einer definierten Nullebene (Referenzhöhe) exakt zu bestimmen. Werden bestimmte Bereiche selektiert, bezieht sich die Volumenberechnung ausschließlich auf die selektierten Flächen, anderenfalls auf die gesamten Scandaten. Mit wenigen Klicks können zudem Neigungen, Horizontalwinkel und Strecken gemessen werden.
Das obere linke Bild zeigt am Beispiel der Simulation ein ermitteltes Volumen der selektierten Flächen von ca. 495 m³ in Bezug zur Bodenebene.
Das obere rechte Bild zeigt am Beispiel der Simulation einen exakt rechtwinkligen Verlauf der gemessenen Kanten.
Die Software enthält eine integrierte Simulationswelt, in der alle Funktionen des Programms ausgiebig erkundet und getestet werden können. Sie benötigen vorab keine Hardware, um sich ein genaues Bild des Funktionsumfangs zu machen oder Schulungen durchzuführen. Der virtuelle 3D-Scanner und die Vermessungspflöcke können in dieser Umgebung exakt genau so wie in der Realität positioniert werden. Erkennt das System beim Start der Software, dass keine Hardware angeschlossen ist, arbeiten alle Scanfunktionen automatisch im Simulationsmodus und nutzen die Daten des virtuellen Scanners.
Es gibt zwei Modi der Simulationswelt. Im oberen linken Bild ist ein Demoverlauf des Bodens aktiv, welcher sich hervorragend eignet, um grundlegende Scanfunktionen zu erkunden. Stellen Sie den Scanner einfach an die gewünschte Position und testen Sie den digitalen Scanvorgang in der Programmgruppe „Scannen“.
Das obere rechte Bild zeigt den Bodenverlauf gemäß dem im Sollwertprofileditor erzeugten Sollwertprofil. Mit einem Schieberegler kann stufenlos eingestellt werden, wie sehr der aktuelle Bodenverlauf dem Sollwert entspricht. Damit lässt sich der Prozess einer Tiefbaumaßnahme mit fortlaufenden Scans zur Qualitätssicherung perfekt veranschaulichen.
Schüttgut vermessen und den Prozess der Aufschüttung digital überwachen
Mit Hilfe externer Scanmodule kann meine Software auch zur professionellen Schüttgutvermessung mit Echtzeitauswertung eingesetzt werden. Diese Module kommen ohne externe bewegliche Komponenten aus und sind in der Lage, ganze Flächen in wenigen Sekunden präzise zu vermessen. Dazu werden ein oder mehrere Scanmodule über einer oder mehreren Schüttgutboxen angebracht und direkt von der Software gesteuert. Mit wenigen Klicks kann das exakte Volumen jeder Box ausgegeben werden.
Spezielle Förderanlagen, die das Material zu einer vorgegebenen Geometrie aufschütten sollen, können den „Ist-zu-Soll“ Echtzeitvergleich einsetzen, um den Schüttungsprozess lückenlos zu überwachen. Dabei kann das Differenzvolumen zum Sollwert jederzeit ausgegeben werden. Die unteren beiden Bilder veranschaulichen den Echtzeitvergleich einer Aufschüttung in Form einer Spirale. Die Darstellungen dienen dem technischen Verständnis und wurden mit der integrierten Scansimulation erstellt.
Im oberen linken Bild ist das Sollwertprofil zu sehen, welches als STL-Datei extern erstellt und in den Editor importiert wurde. Wie man sieht, soll die Aufschüttung des Materials spiralförmig und in gleicher Höhe erfolgen.
Im oberen rechten Bild ist deutlich zu erkennen, dass die aktuellen Scandaten nicht dem Sollwertprofil entsprechen. Bereiche, die rot erscheinen, sind gegenüber dem Sollwert zu tief, gelbe Bereiche sind zu hoch aufgeschüttet.
Mit Hilfe des Echtzeitvergleichs kann die Befüllung von Waggons, Schiffen und Lagerplätzen gemäß jeder vorgegebenen Geometrie überwacht werden. Ebenso ist es denkbar, den Prozess der Aufschüttung vollständig zu automatisieren, indem meine Software entsprechenden Output generiert und direkt in die Steuerung beweglicher Förderanlagen eingreift. Weiterhin könnten akustische Signalanlagen gesteuert werden, um z. B. dem Lokführer eines Güterzuges zu signalisieren, den Zug ein Stück weiterzurücken. Ich verfüge über die notwendige Hardware, um Steuersignale entsprechend Ihren Anforderungen auszugeben.
Die Ankopplung von Scanmodulen an meine Software wird aktuell von mir implementiert. Sprechen Sie mich an – ich werde meine Software exakt auf Ihren Anwendungsfall anpassen.
