BIM-Modelle aus Punktwolken

FARO entwickelt seine Punktwolken Software PointSense in Richtung BIM-Modellierung weiter.

Das Schlagwort Scan-to-BIM treibt die Bau- und die Vermessungsbranchen an. Man versteht darunter die Verarbeitung von 3D-Vermessungsdaten, um daraus ein zentrales Baumodell zu erstellen, das Entwurfs- Planungs- und Dokumentationsdaten verbindet. Ein solches Modell ist zentraler Bestandteil moderner BIM-Prozesse. Aus einer „dummen” Punktwolke entstehen so vernetzte, parametrische Vektormodelle, die möglichst viel Fachdaten und Intelligenz besitzen. In der Praxis gehört die Punktwolke zwar inzwischen zum Standard, die Überführung in CAD/ GIS-Prozessen ist jedoch aufwändig und zeitintensiv. Der Aufbau von speziellen BIM-Modellen ist für viele Unternehmen noch Neuland.

Genau in diese Lücke stößt FARO Technologies. Das Unternehmen ist vor allem als Anbieter leistungsfähiger 3D-Laserscanner und 3D-Messtechnik weltweit bekannt. Im Jahr 2015 übernahm FARO den deutschen Softwarehersteller kubit, der mit PointSense ein Produkt am Markt etabliert hat, mit dem 3D-Punktwolken bearbeitet werden können. Nun treibt FARO die Entwicklung von PointSense intensiv voran. Ziel ist dabei die Verbesserung und Beschleunigung von Architektur- und Bauplanungsprozessen, indem die Erstellung von BIM-Modellen aus Punktwolken vereinfacht wird.

Die PointSense-Produktfamilie umfasst die Module PointSense basic/Pro, Building, Heritage und Plant für AutoCAD sowie PointSense für Revit. Alle Lösungen zeichnen sich durch nahtlose Kompatibilität mit den Autodesk-2018-Konstruktionswerkzeugen aus und bieten beispielsweise die Transformation von Punktwolken-Datenformaten in das AutoCAD Punkwolken-Format (rcs/ rcp). Als FARO im Jahr 2015 – kurz nach der Übernahme von kubit – das Programm PointSense für Revit als Plug-In für das Autodesk-Programm vorstellte, wurde damit der bisherige Prozess, 3D-Modelle aus Punktwolken zu erzeugen und diese dann in CAD- oder Konstruktionssoftware zu übernehmen, gewissermaßen auf den Kopf gestellt. So ist in Revit die Auswertung von Punktwolkendaten und deren Umwandlung in BIM-Modelle direkt möglich. Mit Folgen für die übliche Vergabe von Vermessungsdienstleistungen in der Bauwirtschaft: Einerseits haben Geodäten damit die Chance, ihre Modellierungen auftraggeberbezogen zu optimieren. Andererseits können klassische Revit-Nutzer – also Planer, Bauherren, Architekten oder Gebäudetechniker-Punktwolken proaktiv nutzen und die Modellierungen auf Basis der Bestandsvermessung in den eigenen Aufgabenbereich integrieren.

In Revit können mit PointSense for Revit aus der Punktwolke (links) parametrische Modelle (rechts) erstellt werden. Foto: FARO Technologies Inc.

In Revit können mit PointSense for Revit aus der Punktwolke (links) parametrische Modelle (rechts) erstellt werden. Foto: FARO Technologies Inc.

Aktuelle Neuerungen bei PointSense for Revit, die in der PointSense 18.0 Suite enthalten sind, betreffen beispielsweise Extrahierungstools, mit denen Bauelemente identifiziert (Mustererkennung) und dann modelliert werden können. Weiterin stellt das Programm eine automatische Erkennung und Ausrichtung von Wänden, die Erstellung und Platzierung von Revit Familienbauteilen, wie Türen, Fenstern, Trägern, die Nutzung von Konstruktionslinien und Geländemodellen über einen echten 3D-Punktfang, Ebenenerkennung und Erzeugung von skalierten Orthobildern bereit. Das Wandfitting-Tool stellt gewissermaßen die Blaupause für Modellierungsaufgaben anderer Bauteile dar. Im Bereich Rohre und Leitungen etwa bietet FARO bereits ein umfangreiches Funktionsspektrum. Das Prinzip der Mustererkennung von Architekturobjekten ist generisch: Der Nutzer kann über die Punktwolke ein Objekt identifizieren und über ein Dialogfenster mit einer hinterlegten Bibliothek die Eigenschaften der Wand bestimmen. FARO will damit die Automatisierung bei der Verbindung von einzelnen Bauteilen zu konsistenten Netzwerken vorantreiben, wobei die Vollautomatisierung derzeit als nicht praktikabel gesehen wird. „Halbautomatische Verfahren, die den Nutzer mit einbeziehen, sind dabei klar im Vorteil, da das Fachwissen und die Erfahrung der Anwender bei der Modellierung und Mustererkennung qualitätssichernd wirken und im Endeffekt effektiver sind als vollautomatische Prozesse, bei der eine aufwändige Fehlerkorrektur notwendig wäre“, sagt Marc Zschieschang, Product Manager Construction BIM/CIM bei FARO Technologies.

Für diesen teilautomatischen Prozess gibt es eine ganze Reihe von Features, die dem Revit-Nutzer die Arbeit erleichtern. Funktionsbausteine wie das Snipping ermöglichen es zum Beispiel, dass bei der Auswahl eines Messpunktes innerhalb der Punktwolke sofort auch dessen Raum-Koordinate innerhalb des parametrischen Modells angezeigt wird. Die Software unterstützt alle wesentliche Schritte der Modellierung. Im Fall der Wand-Modellierung gibt es beispielweise die Funktion des Alignments, bei der die einzelnen Wände zu einem geschlossen Baukörper zusammengefügt werden. Der Nutzer kann dabei beispielsweise einstellen, welche Toleranzen bei der Neuausrichtung nicht überschritten werden dürfen. So kann etwa festgelegt werden, dass orthogonale Räume keine Wandwinkel besitzen dürfen, die zwei Winkelgrade Abweichung von 90 Grad übersteigen.

Langfristig soll die Software die Welten der planungsbasierten und der dokumentationsorientierten BIM-Modellierung verbinden. Während die Hersteller von Bauelementen wie Fenstern, Türen, Wänden etc. zunehmend BIM-Bibliotheken ihrer Objekte zur Verfügung stellen, sollen Anwender in Zukunft bei der As-built-Modellierung noch mehr Unterstützung erfahren. Schon heute ist es möglich, dass das Programm bei der Modellierung der Punktwolkendaten auf die Bauteile-Bibliotheken der Hersteller zugreift. Im Zuge solcher Integrationen soll der BIM-Modellierungsaufwand noch erheblich stärker reduziert werden. Beispielsweise können Nutzer in der Bibliothek neue BIM-Elemente definieren und bei dem Muster den entsprechenden Ausschnitt aus der Punktwolke festlegen. „In der Bibliothek ist dann beispielsweise ein Standardmodell für eine historische Tür definiert, das die genauen geometrischen Abmaße digitalisiert aus den 3D-Punktwolken des Referenzobjektes beinhaltet.

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