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Punktwolken in AutoCad nutzen – einfach und schnell dank PointCab

Nötige Ergebnisse, anstelle von maßlosem Punktwolkenimport

PointCab ist eine alternative Software für die Verarbeitung von Punktwolken in AutoCAD, die im Gegensatz zum standardisierten Punktwolken Import von Autodesk AutoCAD einen alternativen Workflow bietet. Dabei kann sich der Anwender den Zeitaufwand für den Punktwolken Import komplett sparen. Mit PointCab extrahiert der Nutzer aus seinen Punktwolken direkt die Informationen, die für die Projektanforderungen benötigt werden. Diese neuen Funktionen ermöglichen dem Nutzer eine einfache, schnelle, und unkomplizierte 2D-Auswertung oder aber 3D-Modellierung basierend auf den Punktwolken Daten. Im Normalfall würde Autodesk die Punktwolken nach dem Einlesen in das eigene .pcg Format konvertieren, was keine Freiheiten im Bezug auf den Bereich, den Sie wirklich für Ihre Arbeit benötigen, lässt. PointCab hingegen kann gewünschte Linien, 3D-Oberflächen, Grundrisse, Pläne, Polylinien usw. extrahieren, was die folgende Auswertung und Weiterbenutzung in AutoCAD erleichtert. Die Modellierung der Punktwolken wird vor allem in den Bereichen der Architektur, des Bauwesens und des Ingenieurwesens bzw. der Forensik gebraucht.

Module für jeden Anwendungsfall

Die Verschiedenen Module erlauben hierbei komplette Freiheit im Umgang mit PointCab und der Weiterverarbeitung von Informationen in AutoCAD. Erfahrungen im Umgang bei der Arbeit mit Punktwolken sind mit PointCab nicht erforderlich.

Als erstes Modul ist PointCab Grundriss zu nennen, mit dem Sie maßhaltige und lagekorrekte Grundrisse und Lagepläne aus einer Punktwolke erstellen und somit die darauf folgende Auswertung erleichtern können. Über die drei Standard-Ansichten lassen sich intuitiv Meterrisse, Aufstellungspläne oder Deckenspiegel erzeugen. Bei einem Rechenaufwand von wenigen Sekunden für einen üblichen Laserscanner Standort, ist selbst die Auswertung großer Projekte in wenigen Minuten erledigt. Die einzigartige Detaillierung sowie die deutliche Darstellung, welche dank unserer Cristal Clear Technologie erzielt wird, versetzen so manchen PointCab Einsteiger ins Staunen. Auf all diese Features müssten Sie bei der Nutzung von Punktwolken in AutoCAD verzichten.

Das zweite Modul von PointCab dreht sich voll und ganz um die Modellierung von Schnitten, Ansichten und Fassadenplänen. Mit dem Schnitt Modul können hierbei im Gegensatz zu AutoCAD unkompliziert und einfach beliebig viele Schnitte aus Ihrer Punktwolke generiert werden, egal ob sie frei im Raum oder achsparallel ausgerichtet sind. Schnitte können daher nachträglich editiert und neu berechnet werden, um Ihrem Projekt Perfektion, die Sie mit einer auf eine Punktwolke angewendete Clipping Box niemals erreichen hätten können, zu verleihen. Auch Schnitte können wie Grundrisse beliebig oft in verschiedenen wählbaren Abständen dupliziert werden. Für das nötige Feintuning stellt Ihnen PointCab erweiterte Einstellungen zu Verfügung, die zur perfekten Auswertung nötig sind.

Mit unserem jüngsten Modul Vectorizer können Sie ab sofort Ihre erstellten Grundrisse und Schnitte vektorisieren. Mit wenigen Schritten erhalten Sie 2D oder 3D Linien basierend auf Ihre Punktwolken, mit welchen Sie Ihre Planung in AutoCAD optimieren. In Kombination mit unseren Grundrissen und Schnitten erhalten Sie ein mächtiges Werkzeug, welches Ihre Planung nachhaltig beeinflussen wird.

Als letztes möchten wir hier noch auf das WebExport Modul verweisen. Aus Kostengründen kommt es immer wieder vor, dass nicht jeder Planer auch über eine Punktwolkensoftware verfügt. Dabei ist es ein entscheidener Vorteil bei der Auswertung in AutoCAD virtuell an die einzelnen Laserscanner Standorte springen zu können. Nur so lassen sich ein Großteil der Fragen sinnvoll klären. Mit WebExport liefern wir die Lösung, die letztlich eine inaktive Panoramtour aus den Punktwolken erstellt, ähnlich wie man es aus virtuellen Hotelführungen auf diversen Webseiten antrifft. Das Ergebnis lässt sich dabei ganz einfach mit jedem Webbrowser öffnen.

Universelle verwendung der Ergebnisse aus der Punktwolke – nicht nur in AutoCAD

Zur bestmöglichen Auswertung und Modellierung der Punktwolken bietet PointCab die neusten technischen Standards: Die standardmäßige DWG, DXF und DAE Schnittstelle ermöglicht die einfache Weitergabe der Daten an beliebige Planungspartner auch wenn diese nur mit AutoCAD LT oder gar DWG TrueView nutzen. Auswertezeiten von wenigen Sekunden pro Scan ermöglichen eine zeitsparende Auswertung auch die intuitive Bedienoberfläche machen Punktwolken Auswertung zu einem Erlebnis.

PointCab ist die Zukunft in Sachen Punktwolkenauswertung und ermöglicht die einfache Auswertung und Modellierung ganz ohne Punktwolkenimport in AutoCAD.

> Zum AutoCAD-Tutorial

Für viele Architekten ist Allplan die Standardlösung für Planung und Modellierung. Hinzu kommt, dass nun auch innovative Methoden,wie das 3D-Laserscanning für schnelle verfomungsgerechte Vermessung, in der täglichen Projektarbeit genutzt werden.

Wie kann man also z.B. die Vorteile des Laserscannings über den gesamten Planungsprozess hinweg erfolgreich nutzen? Und vor allem, wie nutze ich es, wenn ich mich z.B. für Nemetschek Allplan entschieden habe? Aufmessen mit dem Laserscanner und dann?

Der Laserscanner nimmt pro Sekunde ca 1 Mio. Punkte auf und erzeugt je Scan ca 50 Mio. Punkte insgesamt. Je nach Objektgröße, Raumanzahl, Anspruch und Komplexität der Strukturen kann eine Punktwolke bzw. die Gesamtanzahl der Messpunkte schnell explodieren. Im Projektgeschäft haben wir selten mit weniger als 40 Laserscanner Standorte je Projekt zu tun. Häufig mit wesentlich mehr.

Als Ergebnis entstehen rohe Datenmengen, die mehrere GByte groß sind und aus mehreren MILLIARDEN Punkten bestehen. Da ist eine 16 GB SD-Speicherkarte schon mal nach zwei Scanprojekten voll. In einigen Situation, kann die Fülle an Informationen daher schnell als Plage gelten…

Nun besteht die Herausforderung darin, diese Datenmengen in Allplan, ja eigentlich in jeglicher Software, sinnvoll zu verwenden.
Punktwolke Haiko Poht

Ein ganz besonderer Fall hat uns von Herrn Haiko Poht erreicht, der eine Lösung für die Verwendung einer Punktwolke bestehend aus ca. 970 Scans bzw. 218 GByte Datengröße in Allplan suchte.

Wir sind natürlich besonders stolz, dass PointCab seiner Aussage nach, die einzige Lösung war diese Datenmengen zu stemmen und für Allplan nutzbar zu machen.

Die Herausforderung ist nicht bloß die pure Datenmenge, dass könnte man ja noch einfach mit einem mittelgroßen Rechenzentrum lösen (typischerweise werden die Punkte auf eine Anzahl von 1 bis 10 Mio. Punkte in der Ansicht beschränkt, sodass handelsübliche Rechner in der Lage sind die Daten zu visualisieren). Die Herausforderung ist es brauchbare Informationen aus der Punktwolke abzuleiten. Erinnern Sie sich an das Heuschreckenbild weiter oben? Welche Punkte sind tatsächlich relevant? Wie wissen Sie welcher Punkt das richtige Maß darstellt (kleiner Tipp: kein Punkt!)? Vor allem aber, wie gehen Sie durch mehrere Milliarden Punkte, wenn sie nur wenig Zeit und noch weniger Budget zur Verfügung haben?

Die Wertschöpfung beginnt in der Regel, sowie Sie die ersten konkreten Maße ableiten und Ihren Planungsprozess starten können…

Herr Poht hat für seine Datenmenge PointCab genutzt, nicht nur weil PointCab die Daten handeln konnte. Sondern auch, weil die Ergebnisse für ihn Sinn gemacht haben und direkt brauchbar waren. Wie genau das geht, kann man in unseren Allplan Tutorials nachlesen.
PointCab Grundriss-Plan in Allplan nachgezeichnet

PointCab erstellt Ergebnisse u.a. im CAD tauglichen DXF oder DWG Format – verformungsgerecht, maßstabsgetreu und lagerichtig. In der Grundfunktionalität werden dabei Schnitte oder Grundrisse als Orthofoto extrahiert. Diese basieren auf ALLEN Punkten eines vorher in PointCab definierten Bereichs. Somit hat man nicht mehr alle möglichen Informationen, sondern nur noch alle nötigen, was die nachgelagerten Verabeitungsprozesse um ein vielfaches beschleunigt. Zudem sind die Dateien um den Faktor 1000 kleiner in der Datenmenge. Also auch im Arbeitsfluss beschleunigt sich einiges, da man nicht mehr unnötig auf sich aufbauende Visualisierungen warten muss.
PointCab Schnitte in Allplan nachgezeichnet 

Verformungsgerecht werden so alle nötigen Informationen zur Verfügung gestellt. Manch einem reicht diese Darstellung bereits. Im Fall von Allplan kann man die Ergebnisse jedoch einfach Importieren und darauf basierend planen bzw. modellieren. PointCab ist von der Bedienung her so einfach, dass Sie keine Angst haben müssen noch eine weitere Software mühsam und zeitaufwändig zu beherrschen.

Wenn es mal richtig schwierig wird oder aber nur sehr grobe Modelle erstellt werden müssen, ja – eigentlich zwei gegensätzliche Anforderungen, so kann man mit den PointCab 3D-Werkzeugen auch schon Drahtgittermodelle bzw. digitale Geländemodelle von z.B. Fassaden, Statuen, Decken oder beliebigen anderen Strukturen erstellen und direkt in der jeweiligen CAD Software nutzen.

Welches ist die richtige Auflösung für meinen Laserscanner?

Hier gilt der Grundsatz: Scannen Sie nicht so detailliert wie möglich, sondern so detailliert wie nötig!

Das Messgitter

Um die richtige Auswahl zu treffen, möchten wir erst einmal die Grundlagen erläutern.
Der Laserscanner sendet ein Lasersignal aus, welches vom Objekt reflektiert wird. Bei einer Aufnahme wird der Raum/Objekt automatisch und sukzessive mit dem Laser abgetastet. So entsteht ein Messgitter, welches durch die Winkelschrittweite (Horizontal- und Vertikalkreis) und der Entfernung vom Scanner zum Objekt bestimmt wird (Strahlensatz). Je geringer die gewählte Auflösung im Scanner ist, desto größer wird automatisch der Winkel zwischen den einzelnen Messpunkten des Laserscanners. Entsprechend wird  der Abstand zwischen den einzelnen gemessenen Punkten größer.

resolution settings laser scanner

resolution settings laser scanner

resolution settings

resolution settings laser scanner

resolution settings laser scanner

laser scanner resolution settings

Abstand zwischen den Messpunkten

In den Skizzen 1 und 2 wird noch einmal verdeutlicht, wie sich die Entfernung zwischen Scanner und Objekt auf den Abstand zwischen den Messpunkten auswirkt. Der Abstand zwischen zwei Messpunkten nimmt mit der Entfernung zum Messobjekt zu.

Schritte zur Einstellung im FARO Focus 3D

Settings FARO Focus 3D

Settings FARO Focus 3D

Beispiele anhand des FARO Focus 3D

Auflösung Qualität Scan-Zeit in Min. Punktanzahl in Mio. Punktabstand in mm/10m Entfernung
1/32 4x 2:03 0,7 49,087
1/20 4x 2:14 1,7 30,680
1/16 4x 2:23 2,7 24,544
1/10 4x 3:05 7,0 15,340
1/8 4x 3:44 10,9 12,272
1/5 4x 6:31 28,0 7,670
1/4 4x 9:06 43,7 6,136
1/2 4x 30:34 174,8 3,068
1/1 2x 30:34 699,1 1,534

Die Tabelle zeigt, wie die Auflösung einen Einfluss auf die Zeit und den Punktabstand hat. Daher ist es sehr wichtig, die optimale Auflösung für Ihr Projekt zu durchdenken.

Die folgenden Bilder einer Scanwolke werden Ihnen eine Vorstellung der unterschiedlichen Auflösungen geben.

Übersicht der Scan-Auflösungen

Scan mit 1/20-Auflösung und 4-facher Qualität in 7 m Entfernung

1_20_4x_1

Scan mit 1/10-Auflösung und 4-facher Qualität in 7 m Entfernung

1_10_4x_1

Scan mit 1/5-Auflösung und 4-facher Qualität in 7 m Entfernung

1_5_4x_1

Scan mit 1/2-Auflösung und 4-facher Qualität in 7 m Entfernung

1_2_4x_1_0

Zusammenfassung – Richtige Auflösung für Ihren Laserscanner

Um die richtige Auflösung des Scanners zu wählen, ist es wichtig, die Aufgabenstellung nicht aus den Augen zu verlieren. Letztlich muss das Laserscanning auch immer wirtschaftlich sein. Dies ist jedoch nur gewährleistet, wenn die richtigen Parameter gewählt werden. Man sollte sich die folgenden Fragen stellen:

Liegt es im Außenbereich oder Innen?
Wie groß sind die Entfernungen zwischen Scanner und Objekt?
Wie viele Scans werde ich machen, um Abschattung zu vermeiden?
Benötige ich eine farbige Punktwolke oder ist sogar eine graue Punktwolke aussagekräftiger?
Wie verarbeite ich die Scandaten weiter und vor allem mit welcher Software?

Je weiter die Entfernungen zum Objekt desto höher muss die Auflösung gewählt werden. Für eine einfach verklinkerte Hausfassade ohne Verzierungen würde z.B. eine Auflösung von 1/4 und zweifacher Qualität genügen. Viel wichtiger als die Auflösung ist bei einer Fassade die Abschattung durch viele Laser Scanner Standorte zu vermeiden.

Beachten Sie unseren Beitrag: Laserscanning richtig /01 – Wie positioniere ich meinen Laserscanner optimal?

Heute möchten wir Euch zeigen, wie Ihr aus der Punktwolke Eures Laserscanners ein Mesh einer Raumwand erstellen könnt. Hier könnt Ihr das Punktwolken-Beispiel herunter laden. Wir starten mit einer ganz einfachen Wand, welche auf dem folgenden Scan zu sehen (Scan Fassade 15) ist.

So sieht die Wand in der Panorama Ansicht in PointCab aus.

Nachdem Sie die Punktwolken importiert haben, sehen Sie die Standardansichten. Als erstes passen wir die Voreinstellungen an. Gehen Sie dazu auf Datei–>Einstellungen und aktivieren Sie den Reiter für die Mesh Einstellungen und setzen die Mesh Genauigkeit auf 1cm und den Median Kernel Filter auf 0. Bestätigen Sie dann mit OK.

Passen Sie die Mesh Einstellungen an.

Nun definieren wir einen Schnitt in der Top Ansicht. Dazu gehen Sie wie folgt vor:

  1. Definieren Sie den Schnitt etwas größer als die eigentliche Wand. Den genauen Bereich für die Vermaschung definieren wir später.
  2. Positionieren Sie die Schnittlinie (rot gestrichelte Linie) genau auf der Wandlinie.
  3. Wählen Sie eine möglichst schmale Clipping Box. In unserem Fall beinhaltet dieser Schnitt die Punkte 3cm vor und hinter der Schnittlinie.
  4. Für ein detaillierte Darstellung nutzen Sie 5mm als Bildauflösung.

Die richtigen Schnitt Einstellungen für die spätere Vermaschung

Öffnen Sie nun die Front-Ansicht und passen die Schnitt-Definition in der Höhe an. Auch hier ziehen wir die Grenzen nicht exakt auf Deckenhöhe und Fußbodenhöhe. Vielmehr enden wir jeweils im Mauerwerk.

Passen Sie Ihre Schnitt Definition in der Front-Ansicht an.

Starten Sie nun die Berechnung und öffnen Sie im Anschluss den Schnitt durch rechten Mausklick–>Öffnen auf den Auftrag.

Machen Sie einen rechten Mausklick auf den Schnitt-Auftrag und klicken auf öffnen

Sie sehen nun das Orthofoto. Sehr schön sieht man beispielsweise die Steckdosen und die Spiegelungen der Fensterflächen. Am Boden sieht man sogar die Aussparung, welche durch die Fußbodenleisten hervorgerufen wird. Wir definieren nun den Bereich für die Vermaschung. Wenn Sie die Shift Taste gedrückt halten können Sie achsparallele Linien zeichnen.

Die Orthofoto Fläche für die Mesh Erstellung

Aktivieren Sie nun das Mesh-Werkzeug und fahren exakt die Kanten Ihrer Wand ab. Um die Einstellungen besser zu verstehen, setzen Sie nun die Mesh-Genauigkeit auf 5mm und den Filter auf 0cm und starten die Berechnung.

Versuchen Sie es erst mit detaillierten Einstellungen

Nach der Berechnung sehen Sie bereits die vielen Mesh Punkte. Öffnen Sie aber erst mal das Ergebnis im 3D View indem Sie wieder einen rechten Mausklick auf den Job machen und auf öffnen gehen.

Öffnen Sie das Mesh im 3D View.

 

Machen Sie einen rechten Mausklick und gehen auf Editieren

Im Ergebniss sehen Sie nun, das es doch einige Störpunkte gibt. Passen wir also die Mesh-Berechnungsoptionen an, um eine glatte Fläche zu erhalten. Probieren wir es mit den folgenden Einstellungen:

  • Mesh Genauigkeit 1cm – bedeutet nur Punkte die mehr als 1cm aus der Fläche herausragen, erzeugen einen neuen Mesh-Punkt
  • Filter Objekte 5cm – Alle Unebenheiten die kleiner als 5x5cm werden geglättet

Immer wenn Sie auf Edit gehen, wird das Alte Mesh gelöscht und die neuen Einstellungen werden übernommen. So können Sie also sehr schnell probieren ohne viele Daten zu erzeugen. Und hier das Ergebnis.

Das Mesh aus Ihrer Punktwolke

Das Mesh aus Ihrer Punktwolke

Je nachdem in welchem Format (DWG, DXF, DAE) Sie das Mesh erstellt haben, finden Sie es im Ordner: Project_Results3D In diesem Fall hat PointCab eine DWG Datei erstellt. Diese ist lediglich 65kb groß und kann somit einfach in jedem CAD-Programm weiter verarbeitet werden. Das Beispiel DWG können Sie hier herunter laden. Hier noch ein Screenshot des Ergebnis in DWG TrueView von Autodesk.

DWG in DWG TrueView

DWG in DWG TrueView

Weiter Tutorials finden Sie hier: https://www.pointcab-software.com/support/tutorials/

Wie positioniere ich den Laserscanner optimal für das Aufmaß einer Fassade?

Die richtige Laserscanner Position is eine wesentliche Vorraussetzung, um eine vollständige und damit aussagekräftige Punktwolke zu erhalten. In der Reihe „Richtig Laserscanning“ möchten wir auf die wichtigsten Punkte hinweise. In diesem Beitrag geht es um die Wahl der optimalen Laserscanner Positionen am Beispiel eines Fassaden-Aufmaßes erläutert. So wählen Sie die richtigen Laserscanner Positionen:

Allgemeine Hinweise

Ein Laserscanner kann nur das erfassen, was aus dem Zentrum des Laserscanners (meist ein rotierender Spiegel) sichtbar ist. In der Praxis sagen wir unseren Kunden: Stellen Sie sich an die Position wo Sie später Ihren Scan durchführen werden. Alles was Sie mit Ihren Augen sehen können, wird auch von Ihrem Laserscanner erfasst und ist später in der Punktwolke abgebildet. Schnell wird man feststellen, dass man nicht hinter Objekte bzw. um Ecken schauen kann ;-).

Entsprechend ist es immer ratsam ein Objekt von unterschiedlichen Laserscanner Standorten zu erfassen. Insbesondere bei komplexen Fassaden sollte man nicht an Laserscanner Standorten sparen.

Vermeiden Sie horizontale Abschattungen

Betrachten wir eine Fassade in der Draufsicht. Im hier gezeigten Beispiel sehen Sie schnell (siehe grüner Kreis), dass linke hintere Ecke sowie die linke Fensterlaibung nicht vom Laserscanner erfasst wird. Entsprechend ist für die Erfassung der linken Laibung ein weitere Laserscanner Standort erforderlich.

Laserscanner richtig positionieren.

Laserscanner richtig positionieren.

Im folgenden Bild sehen Sie, wie durch die Scanposition 2 die abgeschatteten Bereiche erfasst werden. Ein Großteil der Fassade wird nun auch ein zweites Mal erfasst. Dadurch erhalten Sie eine höhere Dichte der Punktwolke und somit eine bessere Detaillierung.

Mit mehreren Laserscanner Standorten vermeiden Sie Abschattungen.

Berücksichtigen Sie auch vertikale Abschattungen bei der Laserscanner Standortwahl

Aber auch vertikale Abschattung erzeugen Lücken in der Punktwolke. Am einfachsten lässt sich das Problem wie folgt erklären.

Stellen Sie sich vor eine hohe Fassade. Wenn Sie nun versuchen die Oberfläche eines Fenstersims im 2. oder 3. Stock zu betrachten, merken Sie schnell, dass dies aus Ihrer Perspektive nicht möglich ist. Aus diesen Grund sollten Sie Ihren Laserscanner entweder mit einem Kurbelstativ oder gar mit einem Hubwagen in die verschiedenen Höhen bewegen. Nur so wird es Ihnen gelingen auch die Fenstersimse zu erfassen. Die folgende Grafik verdeutlicht den Sachverhalt.

Abschattungen vermeiden durch scannen aus unterschiedlichen Höhen

Beachten Sie unseren Beitrag Laserscanning richtig /02 – Richtige Laserscanner Auflösung

archicad01

Workflow FARO Point Cloud, PointCab, ARCHICAD

Ihre Punktwolken sollte registriert sein. Sie sollten also eine FARO Projektdatei (z.B. DefaultProject.lsproj oder  LocalWorkspace.fws) in der Ihre einzelnen Laserscanner Standorte (z.B. Scan.fls) registriert/stationiert sind.

Richtige Einstellungen in PointCab 2.0

Starten Sie PointCab und rufen Sie die Projekt-Einstellungen auf. Dazu einfach auf Optionen > Einstellungen klicken. Das folgende Fenster wird geöffnet.

archicad_einstellungen_03

Übernehmen Sie nun die oben gewählten Einstellungen. Klicken Sie auf Ok und starten PointCab NEU.

Draufsicht und Schnitte aus der Punktwolke in PointCab erstellen

PointCab2.0

Ergebnisse in ARCHICAD einlesen

Starten Sie AARCHICAD und gehen auf Datei > Externen Content > Externe Zeichnung platzieren. Das folgende Fenster wird geöffnet.

Archicad import dxf

Wählen Sie unter Dateityp das Format *.dxf und selektieren Sie die für den Import gewünschte Datei. z.B. Layout.dxf.

Im folgenden Fenster wählen Sie die identische Einheit und klicken auf platzieren. Diese muss mit der in PointCab gemachten Einstellung übereinstimmen. In diesem Beispiel: 1 Meter.

archicad unit

 

Platzieren Sie nun Ihre Zeichnung und schon sehen wir die Draufsicht in ARCHICAD wie im folgenden Screenshot.

top_view_archicad

Analog verfahren Sie mit einem Schnitt.

side_view_archicad

 

Sollten Sie weitere Fragen haben, wenden Sie sich einfahc an support@pointcab-software.com.

PS: Ab Version 3.0 können Sie mit PointCab auch direkt digitalieieren. PointCab 3.0 erscheint in Kürze. Registrieren Sie sich jetzt für den kostenlosen Beta Test unter support@pointcab-software.com.

 

 

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