3D-SCAN EINES FIAT PANDA MIT PHOTOGRAMMETRIE

Als die erste Generation des Fiat Pandas auf dem Genfer Autosalon im März 1980 vorgestellt wurde, war es ein unscheinbarer dreitüriger Kleinwagen, der von Giorgetto Giugiaro und Aldo Mantovani von Italdesign entworfen wurde. Dieses Modell, das in Turin in Italien zusammengebaut wurde, wurde jedoch schnell zur Legende und das nicht nur unter den Italienern, sondern in ganz Europa. Der Hauptgrund war, dass der Panda als preiswertes, leicht zu wartendes, zweckmäßiges, robustes und einfaches Auto konzipiert wurde. Der Panda der zweiten Generation mit dem Codenamen Modell 169, der in einer polnischen Fiat-Fabrik hergestellt wurde, hatte 2003 seine Premiere. Er hatte jedoch fast keine direkte technische Verbindung zur ersten Generation.


Als der erste „italienische“ Panda hergestellt wurde, war er 3,3 m lang und 1,4 m breit. Die zweite Generation ist ein etwas größeres Auto (3,5 m; 1,5 m), aber wir betrachten es immer noch als ein kleines, kompaktes Auto für die Stadt. Aufgrund seiner Größe ist das Auto ein perfektes Demonstrationsmodell, um alle Funktionen des tragbaren 3D-Laserscanners zu testen. Wir waren gespannt, wie lange es dauern würde, bis wir ein vollständiges 3D-Modell vom Panda erstellt haben. Eine einzigartige Funktion des ScanTech KSCAN Magic ist das integrierte Photogrammetriesystem. Im Folgenden der Workflow des Projektes:


  1. Anbringung von Referenzpunkten, Maßstabsleisten und Scanmarkern

  2. Photogrammetrieaufnahme mit dem KSCAN Magic

  3. Vorbereitung der Oberfläche mit Mattierungsspray

  4. Scan mit dem KSCAN Magic

  5. Nachbearbeitung der Daten in der Scan-Software




1. Anbringung von Referenzpunkten, Maßstabsleisten und Scanmarkern

Für die Verwendung des handgeführten 3D-Laserscanners müssen zunächst die Marker angebracht werden. Diese Marker sind kleine, entfernbare Aufkleber mit reflektierenden Oberflächen, die im Lieferumfang des 3D-Scanners enthalten sind. Jede Packung enthält zwei verschiedene Größen: 3 mm und 6 mm. Wir entschieden uns für den größeren Durchmesser und brachten die Marker im empfohlenen Abstand von ca. 10 cm voneinander an. Ein großer Vorteil des KSCAN Magic ist das eingebaute Photogrammetriesystem, das dazu beiträgt, eine konstante Genauigkeit bei großen Teilen zu gewährleisten. Im Lieferumfang des SCANTECH KSCAN Magic sind Scan-Marker sowie Photogrammetrie-Referenzpunkte (siehe Bild) enthalten, die am Zielobjekt angebracht werden müssen. Die Referenzpunkte sind magnetisch, sodass Sie nach dem Scannen entfernt und wiederverwendet können.


Benötigte Zeit: 60 Minuten


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2. Photogrammetrie-Aufnahme mit dem KSCAN Magic Beim Scannen großer oder komplexer Objekte mit der Photogrammetrie-Technologie wird dringend empfohlen, zunächst ein Netzwerk von Referenzpunkten zu erstellen, bevor man mit dem Scannen beginnt. In diesem Arbeitsschritt erstellen wir ein Muster von Referenzpunkten auf der Oberfläche des Objekts, das eine konstante Genauigkeit für den Scan des gesamten Objektes sicherstellen soll. Der Vorgang ist sehr einfach: Sie bringen die kodierten Marker und Maßstabsleisten auf dem Objekt an, das Sie scannen möchten und erfassen mit dem 3D-Scanner KSCAN Magic „Aufnahmen“ aus verschiedenen Richtungen. Nachdem wir genügend dieser Aufnahmen erstellt haben, werden die Daten von der Photogrammetrie-Software von ScanTech verarbeitet, die automatisch die 3D-Koordinaten aller Zielpunkte berechnet. Die Berechnung basiert auf dem Prinzip der räumlichen Bildtriangulation (Photogrammetrie) und erfolgt vollautomatisch. Der gesamte Photogrammetrieprozess ist einfach und erfordert keine besonderen Erfahrungen. Schließlich werden die resultierenden 3D-Koordinaten an die ScanTech-Scansoftware übertragen und das Scannen kann direkt nach dem vorbereiteten Muster beginnen.


Benötigte Zeit: 30 Minuten


3. Vorbereitung der Oberfläche mit Mattierungsspray


Obwohl die Laserscanning-Technologie praktisch Wunder vollbringen kann, gibt es immer noch eine Einschränkung: transparente Oberflächen. Aufgrund der physikalischen Natur der Technologie können Laserstrahlen nicht auf Glas oder ähnlichen Oberflächen erfasst werden. Falls Sie vorhaben ein Auto zu scannen, dann werden Sie garantiert auch auf Bereiche mit Glas stoßen. Glücklicherweise gibt es eine einfache Lösung – ein Mattierungsspray, das Sie auf die Glasoberflächen auftragen können (in unserem Fall Front-, Seiten- und Heckscheiben sowie Scheinwerfer und Hintergrundbeleuchtung). Es ist leicht abwaschbar, aber für Teile, die aus irgendeinem Grund nicht abwaschbar sind, gibt es noch spezielle, selbstverdunstende Mattierungssprays.


Benötigte Zeit: 15 Minuten


4. Scannen mit dem KSCAN Magic


Das Scannen mit dem 3D-Laserscanner ist sehr einfach. Das Einzige, worauf man achten muss, ist die Einhaltung der richtigen Entfernung zum Scanobjekt. Dies können Sie am Bildschirm des Laptops mithilfe der Entfernungsleiste kontrollieren. Beim Scannen ist es wichtig, den Scanner senkrecht zur Oberfläche zu halten, um die beste Datenqualität und ein geringes Rauschen zu erzielen. Darüber hinaus sollte der Scanner jederzeit mindestens 4 Marker erfassen können (siehe Foto). Es ist auch empfehlenswert, die Scanwinkel und -positionen des Scanners häufig zu ändern, um Daten aus verschiedenen Blickwinkeln zu erfassen.


Benötigte Zeit: 60 Minuten




5. Nachbearbeitung der Daten in der Scan-Software


Wenn Sie alle Daten erfasst haben, dann ist der richtige Zeitpunkt gekommen, um das Scanprojekt mit der Scan-Software abzuschließen. Sie müssen wahrscheinlich zunächst die Oberfläche reinigen. Wenn Sie fertig sind, können Sie eine Vielzahl von Exportfunktionen wie das Füllen von Löchern, die Vereinfachung von Netzen usw. verwenden und Ihre Daten in der STL-Datei speichern. Die Scan-Software enthält viele automatische, halbautomatische und manuelle Funktionen für die Arbeit mit gescannten Daten, sodass Ihnen viele Optionen zur Auswahl stehen. Eine unserer Lieblingsfunktionen ist der 3D-Vergleich, mit dem Sie Ihr gescanntes Objekt mit dem ursprünglichen CAD-Modell vergleichen können. Unsere endgültige Datei hat 310 MB, was perfekt für ein kleines Auto ist.


Benötigte Zeit: 15 Minuten


Zusammenfassung


Ziel dieses Versuchs war es, die Schwierigkeit des Scannens eines Kleinwagens mit einem handgeführten 3D-Laserscanner mit Photogrammetrie und unter bestimmten Umweltbedingungen (insbesondere hohen Temperaturen und direkter Sonneneinstrahlung) bestimmen zu können. Ferner wie viel Zeit man für das gesamte Projekt inklusive aller erforderlichen Schritte (vom Auspacken des 3D-Scanners bis zum Exportieren der endgültigen STL-Datei) benötigt. All dies unter der Bedingung eines neuen Benutzers. Das Ergebnis steht fest: Alle Schritte sind sehr intuitiv und nach einem ersten 60-minütigen Training kann sogar ein 3D-Scan-Neuling nützliche Ergebnisse erzielen. Wir müssen erwähnen, dass es notwendig wäre, das Auto anzuheben, um das Chassis und die Reifen zu scannen, um ein vollständiges Modell des Autos zu erhalten, aber unser Test konzentrierte sich nur auf die Karosserie.


Benötigte Zeit: 3 Stunden

Verwendete Technologie: ScanTech KSCAN Magic, DELL Precision 7540 Laptop

Standort: Brünn, Tschechische Republik Außentemperatur: 34 ° C


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