Aufmaß-Apps: 3D-Scanner für die Hosentasche
3D-Aufmaß-Apps erfassen Räume oder Objekte schnell und für viele Einsatzbereiche hinreichend genau. Die Mess- und Fotodaten können anschließend für Machbarkeits-Studien, Präsentationen oder Angebote verwendet werden. Worauf sollte man achten?
Mit 3D-Aufmaß-Apps lassen sich Räume und andere Objekte schnell, einfach, kostengünstig und relativ präzise dreidimensional erfassen. © Trimble
Auf Smartphones und Tablets oder speziellen 360-Grad-Panoramakameras basierende 3D-Aufmaß-Apps können Räume oder Objekte dreidimensional erfassen. In Verbindung mit entsprechenden Apps lassen sich damit aktuelle iOS- oder Android-Mobilgeräte quasi in einen 3D-Scanner verwandeln – ohne in teure Messtechnik investieren zu müssen. Die erzielbaren Genauigkeiten liegen, je nach Objektgröße und -abstand, im Zentimeter-, teilweise sogar im Millimeterbereich, was eine schnelle Erfassung der Umgebung, beispielsweise für Präsentationen, Angebote oder Abrechnungen, für Baufortschrittskontrollen oder Soll-/Ist-Abgleiche ermöglicht. Für eine präzise Werk- oder Detailplanung sind die Apps allerdings nur bedingt geeignet.
Mit den entsprechenden Apps werden LiDAR-fähige Smartphones oder Tablets quasi zum mobilen 3D-Scanner. © Amrax
Scanner- oder Foto-App?
3D-Aufmaß-Apps verwenden zwei unterschiedliche Messverfahren: Während Mac iOS-Apps meist auf der so genannten LiDAR-Messtechnologie aufsetzen, die in Apple iPhones ab der 12. Generation und Apple iPads ab der 2. Generation eingebaut ist, verwenden Android-Apps meist Fotogrammetrie-Messverfahren. Beim LiDAR-Scan (Light Detection And Ranging, siehe auch Infokasten) erhält man ein mit Fotodaten überlagertes 3D-Punktwolkenmodell, das anschließend für die CAD-Planung verwendet werden kann. Fotogrammetrie-Apps scannen Objekte nicht, sie nutzen stattdessen ausschließlich Fotos für die 3D-Auswertung. Dabei erfasst entweder eine auf einem Stativ montierte 360-Grad-Panoramakamera das Umfeld oder das Messobjekt wird mit dem Smartphone oder Tablet umrundet. Die Kamera erfasst das Objekt fotografisch und berechnet daraus über einen Clouddienst die 3D-Daten. Zur Ergebnisoptimierung kann man bei den LiDAR-Apps vorher festlegen, ob es sich um ein einzelnes Objekt, einen Raum oder einen Außenbereich handelt. Bei der Raumerfassung werden dann beispielsweise Böden, Wände und Raumecken automatisch erkannt. Ein Kamera-Stick kann bei der Erfassung schwer erreichbarer Stellen über Kopf oder für Untersichten gute Dienste leisten. Die Erfassungsdaten lassen sich anschließend in der Cloud in eine Punktwolke umwandeln, bearbeiten, zuschneiden und in ein gewünschtes CAD-Datenformat exportieren, beispielsweise SKP (SketchUp) oder DXF – und damit in beliebige CAD-Programme importieren. Dort können die Messddaten weiterbearbeitet und in CAD- oder BIM-Modelle umgewandelt werden. Teilweise können die Aufmaßdaten mit Informationen ergänzt werden – etwa mit Kommentaren zu Objektdetails oder zur Montage. So lassen sie sich beispielsweise für die Baustellen- und Montageeinweisung für ausführende Firmen nutzen. Werden sie online gestellt, kann man sie mit Projektbeteiligten teilen.
Als Ergebnis eines LiDAR-Scans erhält man eine Polygonnetzdatei des Raums oder Messobjekts, … © Site Scape, Faro
… die auch zu einem Geschoss zusammengefügt, anschließend exportiert … © Trimble
… und in einem CAD-Programm ausgewertet und weiterbearbeitet werden kann. © Trimble
Was bietet der Markt?
Die LiDAR-Technologie hat einen regelrechten Boom bei der Entwicklung spezieller Aufmaß-Apps ausgelöst (siehe Infokasten). Neben den bekannteren wie Canvas, Polycam oder SiteScape gibt es inzwischen zahlreiche weitere Lösungen. Panoramakamera-Apps generieren aus den aufgenommenen Fotos 360-Grad-Fotopanoramen mit Messfunktion, 2D-Grundrisse und nur teilweise auch 3D-Modelle (z.B. TwinCapture). 3D-Aufmaß-Apps sind in der Basisversion oder für einen begrenzten Zeitraum kostenfrei und in den weiteren, nach Leistungsumfang gestaffelten Versionen als Abo für etwa 6 bis 35 Euro pro Monat erhältlich. Die Fotogrammetrieaufmaß-App „3D-Scan“ vom deutschen Anbieter Immersight kann beispielsweise aus den Fotodaten einer 360-Grad-Kamera Panoramafotos für die Baustellendokumentation, 3D-Begehung oder virtuelle Präsentationen sowie BIM-Modelle generieren und im IFC-Datenformat exportieren. Dazu verbindet sich die App per WiFi mit der Kamera, die 3D-Erfassung und Vermessung der Räume erfolgt nach Upload in der Cloud (www.immersight.com). Die „Canvas“-App generiert aus LiDAR-Scans CAD/BIM-Modelle, Messberichte oder 2D-Grundrisse in nativen Datenformaten wie Revit/Autocad, SketchUp, Archicad oder Vectorworks. Die App nutzt KI-, respektive Computer Vision-Technologien, um exakte digitale 3D-Zwillinge der Messobjekte zu erstellen. Die „Metaroom Scan App“ vom österreichischen Unternehmen Amrax kann mehrere Räume, Stockwerke oder ganze Gebäude per LiDAR-fähigem iPhone oder iPad erfassen und daraus 2D-Pläne und 3D-Modelle in diversen Formaten wie OBJ, STL, DXF oder IFC erstellen. Die App erkennt automatisch Möbel, Fenster, Türen und andere Raumelemente. (www.amrax.ai). Die App „Pix4Dcatch“ vom Schweizer Unternehmen Pix4D nutzt die LiDAR-Scanner von Apple-Geräten oder von anderen Smartphones die Kamera und den Beschleunigungssensor, um 3D-Daten zu erfassen. Die App nimmt dabei Bilder und Punktwolken auf und verarbeitet sie in der Cloud zu einem 3D-Modell. Darin können dann Messungen durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet werden (www.pix4d.com). „Polycam“ ist eine LiDAR- und Fotogrammetrie-basierte 3D-Aufmaß-App für iPhone und iPad, mit der einzelne Raumscans zu kompletten 3D-Gebäudemodellen zusammengestellt, bearbeitet und in vielen Dateiformaten wie OBJ, FBX, STL, XYZ oder DXF für die Weiterbearbeitung exportiert werden können. Über die Plattform „Polycam Web“ können die Aufnahmen mit anderen geteilt werden. „SiteScape“ von Faro für LiDAR 3D-Scans auf iOS-Mobilgeräten erfasst 3D-Scans von Gebäuden und Räumen in Echtzeit und wandelt sie in CAD- oder BIM-Modelle um. Im Modell können Messungen vorgenommen, Kommentare hinzugefügt und die Modelle mit Teammitgliedern geteilt oder in verschiedenen Formaten für die Verwendung in 3D-Modellierungssoftware exportiert werden. „TwinCapture“ generiert aus 360-Grad-Kameradaten sowohl ein detailliertes 3D-Modell als auch immersive Rundum-Panoramen, etwa für die Baustelleneinweisung. Die auf einem Stick oder Helm montierte Kamera erfasst auch den Baustellenfortschritt oder Montagefehler.
Die Aufmaßwege und verläufe werden teilweise auch angezeigt, ebenso wie Raum- und Flächenmaße. © Amrax
Wie wird erfasst und weiterbearbeitet?
3D-Aufmaß-Apps setzen etwas Übung voraus. So sind, wie bei einer Videoaufnahme, langsame, gleichförmige und möglichst ruckfreie Bewegungen erforderlich, damit der Erfassungsvorgang korrekt ausgeführt wird. Welche Bereiche vollständig erfasst sind und welche noch oder erneut erfasst werden müssen, wird im Display farblich angezeigt. Als Ergebnis erhält man eine aus vielen Millionen Messpunkten bestehende Punktwolkendatei, respektive eine aus miteinander verbundenen Polygonflächen bestehende Polygonnetzdatei, auch „Mesh“ genannt. Diese kann anschließend als OBJ, PLY, XYZ und in weiteren Dateiformaten wie DXF exportiert werden. Die Erfassungsdauer ist relativ kurz, so dass man inklusive der Daten-Nachbearbeitung in wenigen Minuten beispielsweise einen Raum, eine Treppe oder einen Gebäudeteil vollständig digital erfassen kann. Der tatsächliche, individuelle Aufwand hängt allerdings davon ab, welche Ergebnisse man braucht: eine 3D-Objekterfassung für Baufortschrittdokumentationen, zweidimensionale Grundrisse, Ansichten oder Schnitte, CAD-Volumenmodelle oder BIM-Datenmodelle. Letzteres erfordert manuelle Konstruktionsarbeit, die mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann und viel Erfahrung bei der Auswertung von 3D-Scandaten, respektive Fotodaten erfordert.
© Immersight
Herausforderungen und Grenzen
3D-Aufmaß-Apps haben auch Schwächen. Wähend LiDAR auch bei schwachem Umgebungslicht funktioniert, aber Probleme mit spiegelnden Oberflächen wie Fensterscheiben oder direktem Sonnenlichteinfall hat, können Fotogrammetrie-Apps nur bei optimalen Lichtverhältnissen gute Ergebnisse liefern. Eine intensive Nutzung des LiDAR-Sensors kann Mobilgeräte-Akkus schnell „leersaugen“. Man sollte auch sicherstellen, dass man beim Smartphone-Aufmaß nicht von Anrufen abgelenkt wird. Neben den systembedingten Einschränkungen gibt es auch Grenzen beim Einsatz. So sind präzise Aufmaße für die Werk- und Detailplanung, Fertigung oder Montage nur bedingt möglich. Bei Projekten oder in Bereichen, bei denen es auf den Millimeter ankommt, sollten die Messungen stets mit einem präziseren tachymetrischen Aufmaßsystem oder einem terrestrischen 3D-Laserscanner (architektur 2/2018: Gebäudebestand BIM-konform erfassen) überprüft werden. Bei sensiblen Objekten sollte man bedenken, dass die Erfassungsdaten online verarbeitet und gespeichert werden. Da die meisten Anbieter ihren Firmensitz in den USA haben, ist der Support manchmal etwas umständlich und nicht immer zuverlässig. Zudem müssen sich viele der meist sehr jungen Unternehmen erst noch am Markt behaupten.
Fotogrammetrie-Lösungen generieren aus den erfassten Fotodaten 360-Grad-Fotopanoramen mit einer Messfunktion für Längen oder Flächen … © Immersight
LiDAR oder Fotogrammetrie?
3D-Aufmaß-Apps verwenden zwei unterschiedliche Messverfahren: LiDAR-Sensoren (Light Detection And Ranging) senden Lichtimpulse (meist Laser) auf ein Objekt und nutzen die Laufzeit für Entfernungsmessungen. LiDAR misst das Umfeld aktiv und kann auch im Dunkeln messen. Dagegen nutzen Fotogrammetrie-Apps das Umgebungslicht und funktionieren nur bei ausreichenden Lichtverhältnissen. Die mit einem Smartphone/Tablet oder einer speziellen 360-Grad-Kamera aufgenommenen, sich überlappenden Objekt-Fotos werden von einer Fotogrammetrie-Cloudsoftware verarbeitet, die daraus ein 3D-Modell berechnet. Einige 3D-Aufmaß-Apps verwenden beide Verfahren parallel, weil sie sich in der Genauigkeit, Schnelligkeit und Oberflächen-Erfassung ergänzen.
… oder 2D-Grundrisse und teilweise auch 3D-Modelle. © Sensopia
Produkte und Anbieter (Auswahl)
LiDAR-Apps: 3d Scanner App (www.laan.com), Canvas (www.canvas.io), LiDAR Scan (www.kiriengine.app), Metaroom Scan App (www.amrax.ai), PIX4Dcatch (www.pix4d.com), PolyCam (https://poly.cam), RoomPlan (https://roomplanapp.com), RoomScan Pro LiDAR (www.locometric.com), SiteScape (www.sitescape.ai)
Fotogrammetrie-Apps: 3D-Scan (www.immersight.com), MagicPlan (www.magicplan.app), Matterport (www.matterport.com), Photo Scan (www.kiriengine.app), TwinCapture (www.cupix.com)
Weitere Infos (Auswahl)
www.3dnatives.com/de
www.3dmag.com
https://handwerkdigital.de/Vermessung
Text: Marian Behaneck
