Durch den Einsatz von FARO Focus3D Laserscannern der X-Serie in einem Betoniervorgang können hohe und niedrige Bereiche sofort erkannt werden, die noch im nassen Zustand ausgebessert werden können.
Überblick
Stellen Sie sich vor, Sie könnten hohe und niedrige Bereiche in nassem Beton identifizieren und lokalisieren, und diese Bereiche noch vor dem Trocknen ausbessern. Durch den Einsatz eines 3D-Laserscanners mit schnellen Datenerfassungsfunktionen in Kombination mit einer Software, die schnelle und zuverlässige Ergebnisse liefert, kann nun ein bewährter Workflow zum Einsatz kommen. FARO Technologies und Rithm haben einen effizienten Workflow entwickelt, der Zeit und Geld spart und von den Baustellenteams gut angenommen wird. Es wurden Ergebnisse für einen 1.000 Quadratmeter großen Betonguss erstellt, in dem hohe und niedrige Bereiche identifiziert wurden. Die Messungen wurden den Arbeitern zur Verfügung gestellt, um die fehlerhaften Bereiche zu lokalisieren und zu beheben und den Bauleitern zu garantieren, dass der Beton die geforderten Ebenheitsinspektionen bestehen würde. Die wichtigsten Ergebnisse, Arbeitsabläufe, allgemeinen Bedenken und Vorteile für den Geschäftsbetrieb werden im Folgenden ausführlich beschrieben.
Wichtigste Ergebnisse
Einfacher Hardware- und Software-Workflow – Die Laserscanner der FARO Focus3D X-Serie und die SCENE-Software sind äußerst benutzerfreundlich und können ohne technische Hilfe bedient werden. Der Workflow umfasst die Aufnahme eines einzigen Scans, wodurch keine mehrfache Scanausrichtung (oder Registrierung) mehr erforderlich ist. Die Builder App für FARO SCENE ist sehr intuitiv. So kann das Baustellenteam mit minimaler Schulung effizient hervorragende Ergebnisse erzielen. Da die Ingenieure für zahlreiche Aufgaben auf einer Baustelle verantwortlich sind, muss weniger Zeit für das Erlernen neuer Softwaresysteme oder Anwendungsworkflows aufgewendet werden. Dies wiederum erhöht die Flexibilität auf der Baustelle. Es ist keine Total Station erforderlich. Allerdings wird ein Höhenmarker benötigt, den der Scanner erfassen kann. Der Bediener muss keine BIM- oder CAD-Kenntnisse haben.
Bearbeitungszeit von zehn Minuten – Innerhalb von zehn Minuten nach dem Drücken des Startknopfes am Laserscanner wurden die Daten einer Fläche von etwa 1.000 Quadratmetern erfasst.
Benutzerfreundlichkeit für das Baustellenteam – Anfangs zögerte das Team vor Ort sehr, den Laserscanner einzusetzen. Man betrachtete ihn nicht als wirklich wertvolles Werkzeug. Ursprünglich wurde dem Scanteam gesagt, dass der Auftrag schnell und genau erledigt werden müsse und keine Zeit bleibe, um die „neue Technologie“ zu erlernen. Nachdem das Team vor Ort den Arbeitsablauf und die Endergebnisse beobachtet hatte, stimmten die Bauleiter und der Vorarbeiter dem Einsatz dieser Technologie für alle Betonarbeiten zu.
3D-Visualisierung ist ein leistungsstarkes Kommunikationsinstrument – Der Einsatz von 3D-Laserscans bei diesem Projekt deckte ein Missverständnis zwischen dem Arbeiter, Projektleiter und Bauleiter auf. Eine Person war der Meinung, dass die Oberfläche bis zur Höhe der Schalung reichen sollte, während eine andere glaubte, dass sie nur einen halben Zoll höher sein sollte. Wie konnte der Laserscanner zur Lösung dieses Problems beitragen? Die erstellten Scandaten wurden zu einer zentralen Datenquelle, die visuell und proaktiv Problembereiche aufzeigte, bevor es zu spät war. Dadurch, dass alle Beteiligten auf demselben Stand waren, konnte das Team Problembereiche schnell beheben, die andernfalls erst nach dem Aushärten des Betons entdeckt worden wären, was wiederum möglicherweise ein Nichtbestehen der Inspektion von Bodenebenheit und Winkelgenauigkeit zur Folge gehabt hätte.
Zu viele Informationen? – Eine Frage, die sich Bauunternehmer in Bezug auf die Laserscan-Technologie stellen, ist, ob nicht zu viele Informationen über das konkrete Projekt gesammelt werden. Durch den Einsatz eines Laserscanners wird tatsächlich eine große Menge an Daten generiert. Allerdings kann die Analyse und Verteilung der Daten von den Bauunternehmern selbst verwaltet werden. Unternehmen, die diese Technologie einsetzen, haben die vollständige Kontrolle darüber, wie diese Informationen an ihre Kunden weitergegeben werden. Um die Anforderungen des Eigentümers an Bodenebenheit und Winkelgenauigkeit (FF/FL) zu erfüllen, können Bauunternehmen mit der Inspector App in FARO SCENE einen grundlegenden FF/FL-Bericht einreichen. Für ihre eigenen internen Zwecke hilft das 3D-Laserscanning den Baufachleuten bei der Erkennung von Problemen, bevor dieses erhebliche Kosten verursachen. Zudem liefert es genaue Messdaten, die bei Gesprächen zur kontinuierlichen Verbesserung herangezogen werden können.
Arbeitsablauf
Der Arbeitsablauf für die FF/FL-Anwendung ist einer der einfachsten Laser-Scanning-Workflows überhaupt und besteht aus einigen einfachen Schritten:
Schritt 1: Ermittlung der Höhen
Schritt 2: Scannen
Schritt 3: Importieren von Daten in die FARO SCENE Software
Schritt 4: Anheben der Scandaten
Schritt 5: Identifizieren von hohen/niedrigen Bereichen mit der Rithm Builder App in SCENE
Diese Schritte werden in den folgenden Abschnitten im Einzelnen erläutert.
Schritt 1: Ermittlung der Höhen – Der erste Schritt besteht darin, die Höhen zu ermitteln. Dies ermöglicht es, das Verhältnis zwischen den tatsächlichen Höhen des Betons und den Entwurfshöhen zu bestimmen. Ein schachbrettartiges Messziel, das auf ein Papier der Größe 8,5 Zoll x 11 Zoll gedruckt werden kann (Abbildung 2), stellt eine Verbindung zwischen den 3D-Laserscandaten und der realen Höhe her. Bei einem dreiminütigen Scan sollte sich das Schachbrett-Ziel mit bekannter Höhe innerhalb von 60 Fuß vom Scanner befinden. Wenn sich im Umkreis von 60 Fuß um den Scanner keine Erhebung befindet oder der Scanner keine Sichtlinie auf die Erhebung hat, kann eine Wasserwaage verwendet werden, um eine Erhebung einfach und schnell an eine für den Scan ideale Stelle zu bringen. Es ist am besten, die möglichen Scanpositionen im Voraus zu planen und die Erhebungen so zu platzieren, dass sie von jeder Scanposition aus gesehen werden können. So bleibt zwischen den Scans mehr Zeit für die Datenverarbeitung. Legen Sie ein Schachbrett-Ziel über die Erhebungen.
Schritt 3: Importieren von Daten in die FARO SCENE Software – Sobald der Scanvorgang abgeschlossen ist, nehmen Sie die SD-Karte heraus und setzen sie in den Laptop ein. Öffnen Sie die SCENE-Software und erstellen Sie ein neues Projekt, ziehen Sie den Scan per Drag-and-Drop in das Projekt und speichern Sie das Projekt. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Scan und dann auf Vorgänge – Vorverarbeitung – Scan vorverarbeiten. Vergewissern Sie sich, dass nur die in Abbildung 4 gezeigten Kästchen aktiviert sind, damit die Software die über den bekannten Erhebungen platzierten Schachbrett-Ziele automatisch erkennen kann.
Schritt 4: Anhebung der Scandaten – Öffnen Sie die Schnellansicht durch Doppelklick auf den Scan. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Schachbrett und wählen Sie Eigenschaften. Suchen Sie die Höhenangabe Z, kopieren Sie sie und fügen Sie sie in eine Excel-Tabelle ein. Ermitteln Sie die Differenz zwischen der gewünschten und aktuellen Höhe. Wenden Sie die Transformation an, indem Sie mit der rechten Maustaste auf den Scan-Cluster klicken und Eigenschaften auswählen. Fügen Sie die Transformation in das Feld für die Z-Transformation ein, wie in Abbildung 5 dargestellt. Jetzt ist die Punktwolke korrekt angehoben. Dies kann überprüft werden, wenn es eine andere bekannte Erhebung gibt, die im Scan erfasst wurde. Markieren Sie einen Punkt auf dieser Höhe, gehen Sie zu Eigenschaften und stellen Sie sicher, dass er sich auf der richtigen Höhe befindet. Klicken Sie nun mit der rechten Maustaste auf den Scan und wählen Sie „Vorgänge – Punktwolken-Tools – Scan-Punktwolke erstellen“.
Anschließend kann man von einem leicht identifizierbaren Punkt aus schnelle Abwärtsmessungen erstellen. So können die Bauarbeiter die Hoch- und Tiefpunkte lokalisieren, um den Beton zu bearbeiten, während er noch nass ist. Auf diese Weise kann der Benutzer die XY-Ausrichtung der Scandaten außer Acht lassen; es wird lediglich eine Z-Erhöhung benötigt, wie in Abbildung 8–9 gezeigt. Der gesamte Prozess des Datenimports und der Verwendung der Rithm Builder App dauert etwa fünf Minuten.
Umgang mit häufigen Bedenken
Umsetzung von Arbeitsabläufen auf der Baustelle und im Büro – In der Branche ist man der Ansicht, dass die Umsetzung von Laserscanning-Workflows sowohl auf der Baustelle als auch im Büro schwierig ist und eine steile Lernkurve aufweist. Wenn man plant, Building Information Modeling (BIM) zu koordinieren und anhand von Scandaten zu modellieren, benötigt man einen Ingenieur für virtuelles Design und Bauwesen, der mit BIM vertraut ist. Der Laserscanner kann jedoch für viel mehr als nur BIM-Koordination und -Modellierung eingesetzt werden. Der hier beschriebene Workflow hat gezeigt, dass ein Baustellenarbeiter den Laserscanner und die Software bedienen kann. Mit einem einzigen Scan können die Prozesse der Registrierung und Qualitätskontrolle leicht durchgeführt werden. Die Rithm Apps sind so konzipiert, dass sie sowohl für Ingenieure als auch für das Baustellenpersonal intuitiv und einfach zu bedienen sind. Dieser einfache, schrittweise Prozess ermöglicht es dem Benutzer, das Büro auf die Baustelle zu bringen und die Durchlaufzeit drastisch zu reduzieren.
Kontrolle – Eine häufige Schwierigkeit beim Scannen auf einer hektischen Baustelle besteht darin, genügend Kontrollpunkte für die Georeferenzierung der Scandaten zu finden. Beim Laserscannen von nassem Beton wird diese Schwierigkeit noch verstärkt, da kein fester Beton oder Stützen vorhanden sind. Für das Laserscannen von nassem Beton sind diese Kontrollpunkte jedoch nicht erforderlich. Ein Höhenpunkt, der vom Laserscanner aus gesehen werden kann, ist alles, was benötigt wird. Wie bereits erwähnt, können diese Höhen mit einer Wasserwaage leicht verschoben werden, was einfacher, schneller und kostengünstiger ist als die Verwendung einer Totalstation.
Wie kann dies meinem Unternehmen helfen?
Die Einführung dieses Workflows bei jedem Betoniervorgang zeigt nicht nur, dass ein Unternehmen innovativ ist und bei der Integration von Technologien in der Bauindustrie eine Vorreiterrolle spielt, sondern erweist sich auch in anderer Hinsicht als vorteilhaft. Das Laserscannen von Betonplattformen und die Möglichkeit, hohe und niedrige Stellen zu korrigieren, trägt dazu bei, dass das Projekt Inspektionen der Bodenebenheit und Winkelgenauigkeit besteht, verschafft dem Unternehmen einen guten Ruf und spart Geld, das für das Abschleifen erhöhter Stellen und das Auffüllen von Vertiefungen ausgegeben werden müsste. Außerdem lassen sich so die Risiken minimieren, die mit dem Abschleifen von Beton und dem möglicherweise zu tiefen Abschleifen verbunden sind. Die Daten können archiviert und im Streitfall herangezogen werden, um zu beweisen, dass der Beton zum Zeitpunkt des Einbringens innerhalb der Toleranzen gegossen wurde.
Fazit
In Zusammenarbeit mit Morley Builders haben FARO und Rithm einen Workflow entwickelt, der viele gängige Bedenken ausräumt und beweist, dass ein Laserscanner mehr als nur ein As-Built-Werkzeug ist. Es ist ein Werkzeug, das vor Ort auf viele verschiedene Arten eingesetzt werden kann. Hohe und niedrige Bereiche eines 1.000 m² großen Betongusses wurden innerhalb von zehn Minuten identifiziert, sodass der Beton noch im nassen Zustand nachgearbeitet werden konnte. Die Mitarbeiter auf der Baustelle waren mit dem einfachen Arbeitsablauf und der kurzen Bearbeitungszeit äußerst zufrieden und zuversichtlich, dass sie den Laserscanner als wertvolles Werkzeug für künftige Betonarbeiten einsetzen können. Die Einführung dieses Workflows bietet fortschrittlichen Unternehmen eine einzigartige Gelegenheit, sich von der Masse abzuheben und bei der Integration dieser Technologie in die Architektur- und Bauindustrie eine Vorreiterrolle zu übernehmen.
