Die Vergangenheit schützen: Wie 3D-Laserscanning die wichtige Instandhaltung historischer Gebäude ermöglicht

Autoren: Michelle Byrne, Principal Marketing Manager, Umgebungserfassung

Die Instandhaltung historischer Gebäude ist wichtig, jedoch nicht einfach. Viele bestehende Systeme (wie Rohr- und Versorgungsleitungen) können unzugänglich oder nur schwer zu erreichen sein, kostspielig zu ersetzen und potenziell gefährlich, wenn auf sie zugegriffen wird. Diese Systeme beizubehalten ist jedoch häufig wichtig, um den Charakter eines Gebäudes oder Bauwerks zu erhalten – dies wird durch 3D-Laserscanning ermöglicht.

Die Universität von Toronto ist die führende Universität in Kanada und unterstützt jährlich mehr als 90.000 Studenten. Obwohl sie eine moderne Universität ist, ist ihr St. George-Campus ein geschichtsträchtiger Ort, der sich bis in das frühe 19. Jahrhundert zurückdatieren lässt. Die zentrale Dampfanlage der Universität ist über 100 Jahre alt und schickt Wärme über ein unterirdisches Labyrinth aus Dampfleitungen zu den meisten Gebäuden auf dem Campus.

In der Vergangenheit wäre die Instandhaltung dieser Anlage eine Herausforderung gewesen. Mit der 3D-Laserscanning-Technologie jedoch können genaue 3D-Modelle wichtiger Bereiche, sowohl ober- als auch unterirdisch, erstellt werden, ohne dass Schäden verursacht werden, es zu Beeinträchtigungen kommt und Grabungen vonnöten sind.

Historisch wichtige Orte mit 3D-Laserscanning verwalten

Dies ist auch der Ansatz, den das Unternehmen 3DS Technologies Inc verfolgte, als es den Auftrag erhielt, die Dampfleitungen der Universität von Toronto zu scannen und von ihnen ein hochgenaues Modell zu erstellen, damit ein Bauunternehmen die Route für neue und Ersatz-Dampfleitungen planen konnte.

Als Teil dieser Arbeiten hatte das Bauunternehmen Grabungsarbeiten so zu planen, dass sie so wenig Störungen wie möglich verursachten. Eine kontaktlose 3D-Datenerfassung war die bevorzugte Herangehensweise, da, obwohl die Dampfleitungen in einigen Bereichen oberirdisch verlaufen, es in den Tunneln aufgrund der heißen, Dampf führenden Rohrleitungen gefährlich sein kann. Bei den Tunneln handelt es sich meist um kleine, enge Räume, die nur schwer, wenn überhaupt, zugänglich sind.

3DS Technologies Inc ist eine Beratungsfirma, die auf hochauflösendes 3D-Laserscanning spezialisiert ist, und die sich rühmt, nur die modernste LiDAR-Ausrüstung und -Technologie einzusetzen, um Kunden genaue und zuverlässige Daten zu liefern. Aus diesem Grund hatte sich das Unternehmen für Leica Geosystem, Teil von Hexagon, entschieden.

Um einen umfassenden Service bereitstellen zu können, nutzt 3DS Technologies Inc eine Kombination aus interoperablen Lösungen von Leica Geosystems, einschließlich der 3D-Laserscanner RTC360, Leica Scanstation P30 und P50, des bildgebenden Handheld-Laserscanners Leica BLK2GO, der 3D-Punktwolkensoftware Leica Cyclone, Cyclone 3DR und Cyclone REGISTER 360 sowie der manuellen Totalstation Leica FlexLine TS07. Dies gibt dem Unternehmen die Flexibilität, für jedes Projekt das beste Produkt zu wählen, und gewährleistet, dass jedes Mal zuverlässige und konsistente Daten erfasst und verarbeitet werden.

Der perfekte Laserscanner für das Projekt? Der RTC360 ...

Angesichts der historischen Bedeutung des Campus und der Projektziele entschied sich 3DS Technologies Inc für die kontaktlose Umgebungserfassung. Diese Herangehensweise schützte neben dem Ort auch die Benutzer vor möglichen Gefahren und bedeutete, dass das Team unerwartete Hindernisse erkennen konnte, bevor diese zu einem Problem wurden.

Aufgrund ihrer Benutzerfreundlichkeit und intuitiver Funktionen wie AutoHeight, die die Wahrscheinlichkeit von Fehlern während der Konfiguration reduziert, nutzte das Unternehmen zum Ausrichten der Scans die FlexLine TS07. Zum Überprüfen der Registrierung wurden im gesamten Scanbereich Ziele verwendet.

Als primärer 3D-Laserscanner für dieses Projekt wurde der RTC360 gewählt, da dieser hinsichtlich Portabilität, Gewicht und Größe perfekt für enge Räume ist. Außerdem verfügt er über benutzerfreundliche Funktionen und ist unkompliziert zu konfigurieren, zu starten und umzusetzen. Mit zwei Millionen Punkten pro Sekunde erfasst der RTC360 präzise jede Umgebung in 3D und verbessert die Effizienz und Produktivität im Feld.

Aus diesem Grund benötigte das Unternehmen zum Durchführen des Scannens nur einen Tag, einschließlich oberirdisch um den Tunnel herum, entlang der Gasse und in den Keller hinein, wo die Dampfleitungen in das Gebäude führen. Zusätzlich wurde der Tunnelkorridor, in dem sich die Dampfleitung befindet, gescannt. Zum Durchführen von umgekehrten Scanarbeiten kam das Kurbelstativ Leica CET103 mit Unterstützung von herkömmlichen Stativen zum Einsatz. Sämtliche Stative von Leica Geosystems wurden für eine verbesserte Genauigkeit mit Blick auf Stabilität entwickelt.

Punktwolkendaten und HDR-Bilder (High Dynamic Range) wurden in Cyclone REGISTER 360 verarbeitet und für Modellierungssoftware in LGS, RCS und E57 exportiert. Was Cyclone REGISTER 360 von vergleichbaren Lösungen unterscheidet, ist ihre Benutzerfreundlichkeit: Benutzer mit unterschiedlichem Kenntnisstand können mit ihr ihre Daten bis ins Detail visualisieren. Dies macht sie ideal für kollaborative Projekte. Sei es als eigenständige oder als Teil einer integrierten Lösung.

Das Endergebnis waren LGS-Dateien, die im Digital-Reality-Viewer Leica TruView angeschaut und für die 3D-CAD-Modellierung verwendet werden konnten. TruView verwandelt Punktwolkendaten in praktische Informationen und vereinfacht die Zusammenarbeit.

Das Ergebnis?

Diese Kombination aus Umgebungserfassungs-Technologie und Büro-Verarbeitungssoftware stellte sicher, dass ein umfassender Datensatz effizient erfasst und verarbeitet wurde und das Team zugleich vor potenziell gefährlichen Bedingungen geschützt war.

Das Ergebnis war ein erfolgreiches Scannen und Modellieren, das dem Bauunternehmen ermöglichen wird, Grabungsorte mit minimaler Beeinträchtigung und Schäden an einem historisch bedeutenden Gebäude zu planen. Die Daten werden dazu verwendet, neue Dampfleitungen zu entwerfen und zu verlegen, sodass wachsender Bedarf gedeckt und zugleich sichergestellt ist, dass sich das bestehende System in einem guten Zustand befindet.

Travis Sachs, leitender Geschäftsführer bei 3DS Technologies Inc, sagte dazu: „Die Datenqualität der Serie ScanStation P und des Laserscanners RTC360 ist eine der besten. Ein unübersehbarer Vorteil des 3D-Laserscannings und der Umgebungserfassungs-Technologie ist, dass physische Arbeiten jetzt bequem vom Büro aus geplant werden können und dass die Genauigkeit des Prozesses und der Scanning-Ausrüstung die Zuverlässigkeit der Daten erhöht.“

Laserscanning: Ein Werkzeug für die Vergangenheit, Gegenwart und die Zukunft

Dieses Projekt hat neue Maßstäbe hinsichtlich des Einsatzes von 3D-Laserscanning als ein Sicherheitswerkzeug gesetzt. Nicht nur für 3DS Technologies Inc, sondern auch für dessen Kunde und andere Kunden oder Immobilieneigentümer in einer ähnlichen Situation, die mit potenziell gefährlichen Dampfleitungen umgehen müssen.

Die Herausforderungen, vor denen die Universität von Toronto stand, können für jede Branche und jedes Gebäude, das Dampf zur Beheizung nutzt, bestehen. Wie zum Beispiel für Produktionsstätten, die in ihren Prozessen Dampf einsetzen oder über Dampfkessel verfügen, oder für Bauunternehmen, die mit Warmwasserleitungen und unterirdischen Versorgungsleitungen zu tun haben.

Aber das ist noch nicht alles. Dieses Projekt verdeutlicht zudem, dass es möglich ist, eine proaktive Instandhaltung sowie notwendige Arbeiten mit 3D-Laserscanning und Umgebungserfassungs-Technologien an historischen Gebäuden behutsam durchzuführen. Der Stress, der Aufwand sowie die Unvorhersehbarkeit, die durch Arbeiten und Grabungen entstehen, stellen nicht länger ein Problem dar, wenn Gebäude per Laserscanning erfasst werden.

Die Anzahl der Projekte, bei denen Umgebungserfassung und 3D-Laserscanning eingesetzt wird, nimmt von Jahr zu Jahr zu. Dieser Trend wird sich fortsetzen. Die Technologie wird noch ausgefeilter werden und für Unternehmen wie 3DS Technologies Inc zu einem noch festeren Bestandteil ihrer Arbeit werden. Aber was kommt danach? Travis Sachs, leitender Geschäftsführer bei 3DS Technologies Inc, meint: „Wir werden auch weiterhin neue Produkte [von Leica Geosystems] testen, sobald sie erscheinen ... wegen ihrer Datenqualität.“