Leica Cyclone 3DR – Intelligente Automatisierung

Vor einigen Jahren hat das Erstellen eines Punkts mit einer Totalstation viel Zeit in Anspruch genommen, da Sie jeden Punkt einzeln messen mussten. Bei einer Totalstation wird jeder Punkt, den Sie messen, aus einem bestimmten Grund gemessen, da Sie nur die Punkte erfassen, mit denen Sie die benötigten Informationen erhalten können. Mit der zunehmenden Einführung der 3D-Laserscanning-Technologie können Millionen von Punkten in einem Bruchteil der Zeit gemessen werden, und die Geschwindigkeit dieser Datenerfassung wird mit fortschreitender Technologie in Zukunft weiter zunehmen. Mit dieser Vervielfachung des Datenvolumens ergeben sich aufregende neue Möglichkeiten für die Automatisierung der Verarbeitung und das Extrahieren verwendbarer Informationen und Ergebnisse.

Ein erster Schritt, der vor einigen Jahren von Leica Geosystems angesprochen wurde, war die Möglichkeit, diese erfassten Daten über kollaborative Softwareplattformen wie beispielsweise Leica JetStream und TruView zu veröffentlichen und weiterzugeben. Durch die Weitergabe von Daten können Benutzer die gesammelten Informationen an einem Ort anzeigen, so dass sie schnell und einfach für alle Beteiligten verfügbar sind, die die Punktwolke visualisieren und produktiv mit ihr arbeiten müssen. Mit anderen Worten, diese Plattformen für Zusammenarbeit ermöglichen es den Benutzern bereits, jederzeit und überall auf die erfassten Daten zuzugreifen, die sie sehen möchten, wann immer sie sie sehen möchten.

Magna – Anwender-Fallstudie

Während eines kürzlich von MAGNA auf der HxGN LIVE 2019 gehaltenen Vortrags verglich Magna zwei Datenerhebungsmethoden in einer Fallstudie, in der sie die Aufgabe hatten, eine einfache Frage zu beantworten: Ist in einem alten Tunnel genügend Platz für einen modernen Zug? Diese Frage wurde aus folgenden Gründen gestellt: Es waren keine Originalzeichnungen der Tunneloberfläche verfügbar, und der Tunnel wurde bereits mehrmals geändert, nachdem er gebaut wurde, um verschiedene Spurweiten zu unterstützen.

Die Methoden, die sie verglichen, waren konventionelle Topographie auf der einen Seite (klassischer Einzelpunkt-Messansatz anstelle des 3D-Scan-Ansatzes auf dem Instrument) und 3D-Laserscanning (Millionen-Punkte-Ansatz) auf der anderen Seite.

Die Daten aus dem konventionellen Ansatz wurden zuerst in Leica Infinity erfasst und dann in Leica Cyclone 3DR (früher 3DReshaper) verarbeitet. Magna berichtete, dass sie die sofort in der Software verfügbaren Algorithmen verwenden konnten, um die gesuchten Informationen in der Punktwolke effizient zu extrahieren.

In Cyclone 3DR wurden folgende Tools verwendet:

• Rauschunterdrückung zur Bereinigung der Punktwolke
• Entfernen der Vegetation in der Punktwolke mit dem DTM-Tool
• Erstellen einer Oberfläche im Tunnel mit Vernetzungswerkzeugen
• Simulation der Zughülle mit Extrusionswerkzeugen
• Berichte erstellen

In diesem Anwendungsfall war das DTM-Tool, das nach den niedrigsten Punkten in einer Punktwolke sucht, von entscheidender Bedeutung. Für diese Anwendung war die Vegetation für die Analyse nicht kritisch und kann daher entfernt werden. Relevant waren der Boden und das Gestein. Um das Gestein von der Vegetation zu unterscheiden, nutzte Magna das flexible DTM-Tool, um die vertikale Richtung zu definieren. Durch Definieren der vertikalen Richtung als senkrecht zum Gestein konnten sie die Oberfläche des Gesteins extrahieren, obwohl es sich um eine vertikale Oberfläche handelt.

Der Tunnel selbst wurde unter Verwendung der 3D-Vernetzungsalgorithmen sowie aller Werkzeuge, mit denen Löcher gefüllt, geglättet oder allgemein verbessert werden konnten, als Netz dargestellt. Diese triangulierte Oberfläche wurde als Referenzfläche für alle weiteren Analysen zur Kollisionsvermeidung verwendet. Beim Vergleich der beiden Ansätze wurden sowohl Genauigkeit als auch Kosten verglichen.

Dies brachte folgende Schlussfolgerungen:

• Hinsichtlich der aufgewendeten Zeit benötigte der herkömmliche Ansatz mit der Totalstation mehr als zwei Wochen, während der Laserscanning-Ansatz in zwei Tagen das Ergebnis lieferte: Ein Tag im Feld, um die Daten zu erfassen, und ein Tag im Büro, um die Daten zu verarbeiten (also fünfmal schneller als beim herkömmlichen Ansatz mit der Totalstation).
• Hinsichtlich der Genauigkeit waren die vom Laserscanning-Ansatz bereitgestellten Daten genauer, detaillierter und letztendlich zuverlässiger, da menschliches Versagen bei diesem Verfahren praktisch nicht mehr vorkommen konnte, weil der Bediener nicht mehr bestimmen musste, welche Punkte für die Vermessung ausgewählt wurden. Sowohl die Genauigkeit als auch die Dichte der Daten wurden als Vorteile des Laserscannings hervorgehoben. Jeder einzelne Stein wurde in der Punktwolke durch Laserscanning erfasst, anstatt subjektiv zu bestimmen, was für die Felderfassungsteams bei der Arbeit mit Totalstationsdaten wichtig war.

Der Laserscanning-Ansatz wurde daher von Magna validiert, da damit sowohl die Produktivität als auch die Datenqualität verbessert werden konnten. Sie berichteten, dass die Schlüsselkomponente die Cyclone 3DR-Software war, mit der die Daten verarbeitet wurden. Dank des Laserscanning-Ansatzes konnte Magna die richtigen Informationen zur richtigen Zeit liefern. Nach sorgfältiger Analyse kam man zu dem Schluss, dass ein moderner Zug ohne teure Veränderungen durch einen alten Tunnel fahren kann.

Komponenten der intelligenten Automatisierung

Diese von Magna präsentierte Analyse ist genau das, was wir liefern möchten – genaue und zuverlässige Informationen, die über einen effizienten Datenverarbeitungs-Workflow kanalisiert werden, um die Entscheidungsfindung in der Praxis zu unterstützen.

Der Laserscanning-Workflow umfasst sechs Komponenten, die für die Steigerung der Produktivität und Effizienz von grundlegender Bedeutung sind. Mit diesen 6 Komponenten können Benutzer die richtigen Informationen durch intelligente Automatisierung extrahieren:

1. Speichern der Daten
   Mit der Zunahme der Anzahl der Punkte, die Sie mit 3D-Laserscanning erfassen können, und der Benutzerfreundlichkeit der neuen Technologie hat sich der Maßstab der 3D-Punktwolken erheblich vergrößert und wird in den kommenden Jahren weiter zunehmen. Sie können beispielsweise die Daten nicht mehr nur auf Festplatten speichern, um darauf zuzugreifen. Der in JetStream angebotene Datenbankansatz dient als eine einzige Quelle der Wahrheit, da viele Benutzer remote und gleichzeitig darauf zugreifen und mit denselben Projektdaten in verschiedenen CAD-Umgebungen arbeiten können, während ihre Änderungen wieder mit der zentralen Datenbank synchronisiert werden.
   
   
2. Schneller Zugriff und gemeinsame Nutzung von Daten
   Eine zentrale und zuverlässige Datenbank ist wichtig. Es ist entscheidend, schnell auf diese einzige Quelle der Wahrheit zugreifen und sie mit Ihren Projektmitgliedern oder Kunden teilen zu können. Trotz großer Datenmengen müssen alle erfassten Punkte jederzeit verfügbar sein und auf der von Ihnen ausgewählten Plattform gerendert werden, damit Sie die benötigten Informationen dort erhalten, wo Sie sie benötigen, ohne frustrierende Verzögerungszeiten, trotz der Menge der Daten.
   
   
3. Interoperabilität
   In der Welt der 3D-Daten gibt es eine enorme Anzahl verschiedener Dateiformate. Einige sind offen und werden von Konsortien spezifiziert, andere sind proprietäre Binärformate – und keines enthielt einen vollständigen Projektdatensatz von Punkten über Bilder bis hin zu Tags, Messungen und Metadaten, die mit dem Projekt verknüpft sind. Jedes Projekt kann verschiedene Software zur Datenaufbereitung, Inspektion, Modellierung und Qualitätssicherung/-kontrolle oder -freigabe umfassen. Die Unterstützung eines einfachen Datenflusses in und aus Cyclone 3DR ist von entscheidender Bedeutung.
   
   Unsere Bemühungen veranlassten uns, verschiedene Ansätze vorzuschlagen: Erstens die seit 2018 verfügbaren LGS-Dateiformate. Sie sind die universellen Digital Reality-Projektdateien von Leica Geosystems. LGS-Dateien bieten die Leistung von JetStream in einer übertragbaren Datei, die über CloudWorx Plugins in vielen verschiedenen CAD-Umgebungen verwendet werden kann. Zweitens: Die Möglichkeit, direkt an CAD zu senden. Mit dieser Funktion kann Cyclone 3DR Daten direkt an eine andere 3D-Software senden, z. B. AutoCAD und MinePlan von Hexagon Mining. Drittens: Unterstützung für Industriestandardformate. Innerhalb von Cyclone 3DR. Bis zu 15 verschiedene Dateiformate werden für den Import in Cyclone 3DR unterstützt. Neuerdings wurden Anstrengungen unternommen, um AEC-Dateiformate (IFC und RVT sowie Export in 3D-PDF) zu unterstützen.
   
   
4. Algorithmen
   Für eine intelligente Automatisierung kommt es entscheidend auf die Algorithmen an. Verschiedene Methoden zum Extrahieren von Informationen aus Punktwolken tragen zur Automatisierung der Datenverarbeitung bei, indem alle Schritte in wenigen geführten Schritten zusammengefasst werden.
   
   In dem von Magna präsentierten Anwendungsfall wurden drei Algorithmen als entscheidend hervorgehoben: Rauschentfernung, Netzerstellung und DTM-Extraktion. Diese Algorithmen sind das Ergebnis intensiver Entwicklungsanstrengungen in den letzten Jahren. Aber es gibt natürlich viele andere in Cyclone 3DR, die ihre Effizienz bewiesen haben, zum Beispiel das Erstellen von Punktclustern entsprechend ihrer räumlichen Verteilung oder das Extrahieren von Bruchkanten.
   
   Wir bemühen uns, die neuesten Methoden zu nutzen. Oft passen Tools und Techniken, die für einen Bereich entwickelt wurden, sehr gut in den Workflow eines anderen Bereichs, wie dies beim digitalen Tool für Geländemodelle in dieser Studie der Fall war. Während DTM ursprünglich als Vermessungswerkzeug konzipiert wurde, wurde es mit großem Erfolg auf diesen speziellen Extraktionsworkflow angewendet – eine Anwendung, die weit über seinen ursprünglichen Anwendungsbereich hinausging.
   
   
5. Spezieller Workflow
   Wir haben die Algorithmen, die Dateninteroperabilität und den schnellen Zugriff auf eine große zentralisierte Datenbank angesprochen. Diese Funktionen dienen als Toolbox mit großer Flexibilität, die eine Vielzahl von Anwendungen unterstützen kann. Für Benutzer, die mit einer neuen Nischenanwendung arbeiten möchten, ist diese Auswahl an Tools großartig. Um den Workflow für eine gemeinsame Anwendung zu automatisieren, sind jedoch spezielle Workflow-Tools und angepasste Workflows erforderlich.
   
   Branchen- und anwendungsspezifische Workflows ermöglichen es Benutzern, mit dem Import ihrer Punktwolkendaten zu beginnen und denselben Workflow bis zur Generierung des Ergebnisses einschließlich jedes Zwischenschritts weiterzuführen. Mit dem Übergang von 3DReshaper zu Cyclone 3DR wurde die flexible Toolbox für verschiedene Anwendungen wie Querschnitts- oder Tankinspektion in geführte Workflows umkonfiguriert. Ebenso wurde Cyclone REGISTER 360 ebenfalls um einen geführten Workflow herum entwickelt, damit auch Einsteiger einfache Projekte bearbeiten können.
   
   
6. Flexibilität
   Die letzte Anforderung, die hier Beachtung erfordert, ist Flexibilität. Wie können wir ein Produkt herstellen, das flexibel genug ist, um sich an neue, unbekannte Anwendungen und Verwendungszwecke anzupassen, und sich nicht nur auf die ursprünglich geplanten Verwendungszwecke beschränkt? In Cyclone 3DR bietet Skripterstellung den Benutzern ultimative Flexibilität. Skripte ermöglichen Benutzern die gesamte Toolbox von 3DR zu nutzen, um eine Reihe wiederkehrender Aufgaben zu automatisieren. Laden Sie beispielsweise immer eine Punktwolke, entfernen Sie das Rauschen, richten Sie sich an CAD-Daten aus, führen Sie einen Vergleich durch und erstellen Sie einen PDF-Bericht – all dies kann automatisch mit oder ohne Benutzereingabe erfolgen.
   
   Aber Skripterstellung in Cyclone 3DR ist viel mehr als nur das Wiederholen einer Reihe wiederkehrender Aufgaben, die bereits in den Cyclone 3DR-Symbolleisten vorhanden sind. Dank der Zugriffsmöglichkeit auf Funktionen niedriger Ebene, z. B. das Abrufen aller Punkte innerhalb einer Kugel oder das Erstellen der am besten passenden Linie aus dieser Teilmenge von Punkten, können Benutzer wirklich zusätzliche Algorithmen entwickeln und die gesuchten Informationen extrahieren. Ein solcher Ansatz wurde in einem Skript zum Extrahieren von Bordsteinen in einer Straße bewiesen. In diesem Skript werden beispielsweise sechs Funktionen auf niedriger Ebene verwendet:
• Trennen der Punkte, die sich in einem bestimmten Abstand zu einer Linie befinden
• Reduzierung der Punktwolke
• 3D-Vernetzung
• 3D beste Anpassung von 2 Netzen
• Anwenden einer Matrixtransformation
• Beste Ebene

Der Zugriff auf diese Funktionen auf niedriger Ebene ermöglicht die Anwendung des Skripts auf Daten, die an verschiedene Arten von Sensoren gesendet werden: Bildgebungs-/Handlaserscanner (z. B. BLK360 oder BLK2GO), Scanner mit hoher Dichte (z. B. RTC oder P-Serie), Mobile Mapping-Systeme (Pegasus:Two und Pegasus:Backpack). Dieses Skript kann Kilometer von Bordsteinen extrahieren und stoppt nur, wenn keine Punkte mehr auf dem Bordstein gemessen wurden!

Die richtigen Informationen zur richtigen Zeit

Die richtigen Informationen zur richtigen Zeit Wir sind zwar stolz darauf, unseren Kunden Tools zur Verfügung zu stellen, mit denen sie zur richtigen Zeit die richtigen Informationen erhalten. Wir begrüßen jedoch auch Informationen von Kunden, um unsere Produkte zu verbessern.

Durch die Unterstützung der Kunden und deren Feedback aus der Praxis erhalten wir wichtige Anregungen für die Entwicklung unserer Roadmap. Wenn Sie Feedback zu unseren Produkten haben, empfehlen wir Ihnen, uns über dieses Formular zu kontaktieren.

Für weitere Informationen über Cyclone 3DR besuchen Sie bitte unsere Produktseite oder kontaktieren Sie uns.


Gilles Monnier
General Manager, Technodigit
Reality Capture Division

 

Der kostenlose Cyclone 3DR Viewer ist eine Ergänzung zu Cyclone 3DR, mit der Benutzer ihre Produktivität skalieren und zusätzlichen Benutzern Zugriff auf wichtige Visualisierungs- und einfache Analysewerkzeuge in Cyclone 3DR bieten können. Der kostenlose Viewer ist ideal für Benutzer, die Daten anzeigen und einfach überprüfen müssen, ohne eine vollständige Lizenz zu benötigen.

Der kostenlose Cyclone 3DR Viewer unterstützt:

• Import von Punktwolken, 3D-Netzen, Polylinien und CAD/BIM-Dateien
• Visualisieren dieser Elemente mit den verschiedenen Kameramodi der Cyclone Software-Familie
• 3D-Messungen und Erstellen von Etiketten
• Anwenden und Bearbeiten des Farbverlaufs auf ein Modell über die Funktion „Analyse entlang der Richtung“
• Importieren, Anzeigen und Bearbeiten von 3D-Inspektionen zwischen zwei in Cyclone 3DR (und 3DReshaper) durchgeführten Objekten

Laden Sie den kostenlosen Cyclone 3DR Viewer herunter

Hauptvorteile von Cyclone 3DR:

• Sensorunabhängige Projekte mit JetStream oder branchenüblichen Austauschformaten
• Workflows im Touch-Modus bringen die Leistung von Cyclone 3DR ins Feld
• Schnelle, leichte und flexible Vernetzungswerkzeuge
• Inspektion und Messung für das Design im Kontext
• Domainzentrierte Workflows für AEC, Vermessung und Tankinspektion, z. B. Scan-to-Plan, Kollisionsanalyse, Gebäudeextraktor, Querschnittsanalyse und mehr
• Erweiterte Anpassung durch eine umfangreiche Skript-Engine
• Berichterstattung, die den Industriestandards entspricht (z. B. Tankinspektion nach API 650/653)
• Flexible Texturierungsfunktionen
• Robuste QS-Operationen
• Volle Interoperabilität mit gängigen Entwurfsformaten, einschließlich IFC- und Revit-Modelldateien und zeitsparenden Funktionen wie Senden an AutoCAD oder Senden an Hexagon MinePlan
• Automatische Merkmalsextraktion
• Leistungsstarke Scripting-Engine
• DSM/DTM-Erstellung
• Extraktion von Konturen und vieles mehr