Обмер квартиры за 20 минут: создаем цифровую модель с помощью 3D‑сканера

Что сканировать? | Задачи проекта | Чем сканировать? | Процесс 3D‑измерений | Работа с полученными данными и сшивка облака точек | Резюмируем | Сферы применения геодезического лазерного 3D‑сканирования |

Решение таких ответственных задач, как техническое обследование зданий и помещений и исполнительная съемка всегда предполагали долгие и трудозатратные обмеры, результаты которых во многом зависят от человеческого фактора. А малейшие ошибки при измерениях в ходе строительных и геодезических работ приводят к непредвиденным расходам.

Однако сегодня на смену рулеткам, тахеометрам, нивелирам и другим традиционным инструментам приходит технология лазерного 3D‑сканирования, позволяющая повысить эффективность, скорость и надежность измерений крупных объектов – от интерьера квартиры до фасада здания и целого ландшафта. 

Благодаря наземным (геодезическим) лазерным 3D‑сканерам можно быстро выявить дефекты и отклонения от норм, оценить качество и техническое состояние объекта для дальнейшего проектирования или перепланировки. Автоматизация процесса в сочетании с портативностью устройств и простотой в работе гарантируют получение идеальных результатов в кратчайшие сроки.

Что сканировать?

Возьмем частный случай: к нам обратился собственник квартиры в новостройке. Квартира в черновой отделке, и поставлена задача выполнить контроль геометрии интерьеров для планировки и дизайна. Подобные заказы все чаще поступают и от застройщиков, которым необходимо проверить соответствие сдаваемого объекта проектной документации.

Лазерный 3D-сканер EPiC EasyScan T10 на объекте

Получение точных данных о помещении с помощью 3D-сканера позволит:

• избежать порчи дорогостоящих отделочных материалов, не задеть проводку и трубы при сверлении стен, фиксации полок, картин и т.п.;

• упростить подготовку и проведение дальнейших работ, за счет дистанционной передачи цифровой модели проектировщикам, электрикам, сантехникам и другим специалистам;

• хранить всю историю строительных и ремонтных работ: получая на руки исходник 3D-модели, клиент сможет найти и своевременно устранить возможные недочеты, а также использовать полученные данные при ремонте или перепланировках в будущем;

• снизить себестоимость всех работ, связанных с текущими задачами.

На примере проекта по измерению и созданию цифровой модели квартиры покажем, как работает технология лазерного 3D‑сканирования.

Наши задачи:

1. оцифровать квартиру в новостройке, включая все видимые инженерные коммуникации, для дальнейшего дизайна интерьеров (габаритные размеры объекта – 90 кв. м);

2. создать обмерные чертежи трех комнат и 3D‑модель.

Чем сканировать?

Мы использовали наземный лазерный сканер нового поколения EPiC EasyScan T10 – один из самых экономически выгодных приборов в своем классе. Это устройство оптимально сочетает экономичность, качество и легкость в работе, и будет востребовано, когда время обработки и удобство измерений важнее получения данных высокой точности. Сканирование квартиры – именно такая задача.

Сканер оснащен панорамной камерой 360 °C, обеспечивает высокую скорость съемки (45‑90 секунд), очень компактен и весит всего 3,2 килограмма. Для использования EasyScan T10 в разных сценариях сбора данных предусмотрен двойной режим сканирования, а сшивка данных производится на мобильном устройстве. В комплект поставки входят все необходимые аксессуары, а также бесплатное ПО для первичной постобработки данных.

Мы убедились, что работать со сканером одно удовольствие, а освоить прибор под силу даже начинающему пользователю. Устройства EPiC – идеальный вариант для тех, кто ищет недорогое и качественное измерительное оборудование.

После ухода западных брендов с отечественного рынка EasyScan T10 – единственный доступный в России китайский продукт в категории наземных лазерных сканеров. Съемка со станций в сравнении с мобильной съемкой менее быстрая, однако позволяет получить более плотное облако точек и менее шумные поверхности. Кроме того, T10 дешевле мобильных сканеров из Китая.

Технический эксперт iQB Technologies Владислав Шлепкин готовит оборудование к работе

Процесс 3D‑измерений

1. Мы выполнили 3D‑сканирование интерьера квартиры с точностью 5 мм. Вся работа, включая подготовку к сканированию, заняла полтора часа и потребовала семи стоянок сканера – по 45 секунд на каждую.

2. Затем в программном обеспечении EPiC было сформировано подробное облако точек объекта, произведена сшивка сканов. Модель доступна в виде 3D‑панорамы.

3. Готовая 3D‑модель передана клиенту. Ее можно экспортировать в любое стороннее ПО с созданием полноценной CAD- или BIM‑модели.

«Мы получаем облако точек, с которым можно работать в любом доступном программном обеспечении, – комментирует технический эксперт iQB Technologies Владислав Шлепкин. – Для обратного проектирования – достроить либо изменить геометрию исходя из данных, полученных со сканера. Либо для контроля геометрии – снять размеры каждого участка на объекте сканирования».

А теперь поэтапно рассмотрим, как создается облако точек отсканированного помещения.

Работа с полученными данными и сшивка облака точек

Импорт станций проекта выполняется путем привычного перетаскивания в активное окно программы, либо путем выбора папки для импорта в менеджере проектов.

В нашем случае состав проекта выглядит следующим образом:

Каждая станция по умолчанию нумеруется следующим образом: год – месяц – число – порядковый номер станции. Благодаря этому запутаться в материале достаточно сложно. Вы всегда видите, когда был снят проект и в какой последовательности.

В случае необходимости дату и время можно заменить названием проекта. Нумерация станций все равно будет сохраняться и идти с приращением +1 (станция 0, 1, и 2 и т.д.).

Файл .eps – инициализирующий файл проекта. Он создается программой автоматически в каталоге с сырыми данными. Папка ProcessDate хранит данные об обработке, связях между станциями, примененных параметрах и прочем.

В среднем одна станция обрабатывается от 30 до 60 секунд, включая импорт данных. Это возможно благодаря небольшому весу отдельных стоянок. Станция может занимать от 300 до 350 МБ в зависимости от настроек.

После того, как процессинг станций выполнен, окно статуса обработки можно закрывать и приступать к работе.

Выделив станции в дерево построений (окно слева), мы можем посмотреть все станции проекта:

Сейчас наши станции расположены в нулевой точке, они не объединены по геометрии. Для наглядности можно отобразить каждую стоянку отдельным цветом:

Значит, нам необходимо провести работу по регистрации станций – так называемую сшивку, в результате которой получим облако точек. Облако точек – это все данные проекта, объединенные в единую цифровую модель. Это конечный продукт сбора данных наземным лазерным сканером.

Из чего состоит процедура сшивки?

Возьмем две первые станции проекта. Программа отобразит каждую станцию отдельно и их взаимное расположение, как показано в нижнем окне. Мы видим, что комната расположена неправильно. Для того, чтобы ее правильно спозиционировать, есть несколько методов.

• Первый – указать одну или несколько характерных точек, видимых с обеих станций.

• Второй метод – совместить профиль комнат путем физического перетаскивания модели.

• Третий метод – автоматический: довериться программе и позволить ей совместить контуры по встроенному алгоритму.

В зависимости от ситуации съемки и предпочтений эти способы можно комбинировать.

Таким образом, последовательно «пришивая» станцию к станции, мы начнем собирать наш проект, получая визуально понятное, истинное состояние объекта, его цифровую модель.

Промежуточный этап сборки из пяти стоянок:

Сшитое облако точек в цвете:

Вид с одной из станций:

Базово задачи по обработке облака точек можно разделить на два больших кластера – это задачи по моделированию или геометрическому контролю. Простые измерения мы можем выполнить даже в штатном ПО – функционал позволяет измерить расстояния между точками, углы, высоты, искривления, площади и объемы.

Более сложные вычисления или задачи предпочтительно выполнять в специализированном ПО, благо на рынке достаточно много интересных решений для постобработки.

Задав сечение, мы можем увидеть фактический план нашего объекта. Обратите внимание, что толщина стен за счет сшивки уже отображается:

Резюмируем

При работе с 3D-сканером на выходе мы получаем высокоточную цифровую модель объекта. Цифровые данные легко конвертируются и допускают обработку в удобном для пользователя программном обеспечении.

Проект, сшитый в стороннем ПО:

Появление высококачественных бюджетных 3D‑сканеров – таких, как EPiC EasyScan T10 – делает технологию наземного лазерного сканирования доступной для широкого круга пользователей. Как видим, сканирование и получение цифровых моделей сложных объектов занимает минимум времени и не требует серьезной подготовки. Результат – точные данные, которые можно хранить в цифровом архиве и в любой момент отредактировать, импортировать в сторонние САПР и передать другим специалистам или клиентам в любой точке земного шара.

Сферы применения геодезического лазерного 3D‑сканирования

Конечно, обмер помещений – лишь одна из задач, решаемых 3D‑сканерами. Вы можете эффективно использовать технологию для контроля геометрии и реверс-инжиниринга любых крупных объектов в различных областях – строительстве и архитектуре, сохранении культурного наследия, авиакосмической индустрии, машиностроении, нефтегазовой отрасли, энергетике, металлургии и др. 

Основные задачи наземного лазерного сканирования:

• техническое обследование зданий, сооружений и конструкций в ходе реконструкции или перепланировки;

• реставрация объектов культурного наследия;

• исполнительная съемка на всех этапах строительных или геодезических работ – для проверки соответствия объекта проектным параметрам;

• обратное проектирование крупных объектов, габаритных изделий и оборудования;

• воссоздание моделей инженерных сетей;

• градуировка резервуаров и трубопроводов – для оперативного выявления деформаций и сокращения сроков и объемов дорогостоящих доработок;

• BIM‑моделирование – позволяет избежать ошибок, допущенных на стадии проектирования из-за несогласованности в работе смежных специалистов, и сократить сроки строительства;

• создание 3D‑туров по данным обмерных работ;

• цифровое архивирование.

Статья опубликована 02.03.2023 , обновлена 27.12.2023