Eine neue Entwicklung von vigram macht aus dem iPhone ein Tool für die hochgenaue 3D-Dokumentation.
Das viDoc-Modul von vigram wird auf das iPhone aufgesetzt und macht das Smartphone damit zum Vermessungswerkzeug. Foto: iStock/IvanZivkovic/Maryviolet/vigram
Kann ein Smartphone als Vermessungsgerät genutzt werden? Seit einigen Jahren wird diese Frage mit Leidenschaft diskutiert. Während die einen der rasanten Technologieentwicklung enormes Potenzial zuweisen, sehen die anderen keine Chance, mittels Massentechnologie zu jenen genauen Daten zu gelangen, die man von spezialisierten Messinstrumenten gewohnt ist.
Nun hat das Unternehmen vigram GmbH ein Produkt auf den Markt gebracht, das diese Diskussion zu einem (glücklichen) Ende führen könnte: Mit dem viDoc gibt es erstmals ein handliches Modul, das in Kombination mit dem iPhone dazu in der Lage ist, nicht nur zentimetergenaue GNSS-Daten zu erzeugen, sondern gleichzeitig eine hochgenaue 3D-Datenerfassung zu generieren. „Damit haben wir ein Vermessungsinstrument, das sehr kostengünstig ist und von jedem Mitarbeiter im Feld einfach genutzt werden kann“, sagt Sidon Futterknecht, Gründer des Unternehmens aus Freiburg im Breisgau.
Aktuelle vigram Apps
vigram Core App
Sie ist die Basis App des Unternehmens. „Damit ist unsere Lösung bereits ein vollständiger Ersatz eines GNSS-Rovers“, sagt Futterknecht. Sie ist bereits ab einer Jahresgebühr von rund 60 Euro erhältlich, erreicht aber nach Angaben von vigram in Sachen Messgenauigkeit die vollständige Leistungsfähigkeit handelsüblicher Spezialgeräte mit bis zu 1cm+1ppm (Lage und Höhe).
vigram Site
Mit vigram Site steht eine App-Lösung im Angebot, die für den Einsatz auf Großbaustellen optimiert ist, bei der Teams vernetzt zusammenarbeiten können. Dafür stehen die entsprechenden Synchronisierungsmechanismen oder Schnittstellen zu CAD-Systemen bereit. Als spezielles Feature wird auch die Kommunikation mit Drohnen unterstützt. „Somit können etwa die Daten zu den eingemessenen Passpunkten ausgetauscht werden“, beschreibt Nolle. vigram Site enthält u.a. Absteckfunktion, Strecken- und Flächenaufmaß. Enthalten sind auch die photogrammetrischen Modellberechnungen. Dabei kommt auch ein Aktive-Target-Tracking zum Einsatz. Dieses erlaubt Passpunkte, die als Schwarz-Weiß-Zielmarken signalisiert sind, automatisch mit Hilfe von KI zu erkennen und den gemessenen Einzelpunkten zuzuordnen.
vigram Go
Die dritte App nennt sich vigram Go und eignet sich für den Einsatz bei kleineren Projekten. Typische Anwender sind Architektur- oder Ingenieurbüros, die zwar alle (cloudbasierten) Basisfunktionen benötigen, aber auf die kollaborativen Features verzichten können. Dafür gibt es in dieser App auch ein Indoor-Tool.
Besonderheit bei der viDoc-Lösung: Das Modul kombiniert GNSS, Photogrammmetrie und 3D-Laserscanning und erzeugt somit State-of-the-Art 3D-Modelle. Anwender müssen dafür lediglich mit dem Smartphone beispielsweise einen Erdhügel umschreiten und nur wenige Minuten später liegt die fertig prozessierte 3D-Punktwolke vor. „Nie war Vermessung gleichermaßen so hochgenau, effizient und einfach“, fasst Futterknecht zusammen. viDoc wird offiziell am 13.4. – also einen Tag nach offiziellem Erscheinungstermin dieser Ausgabe – am Markt vorgestellt. Der Marktpreis liegt nach Angaben des Unternehmens bei rund 4.000 Euro pro Gerät.
Schlüsselfaktor Orientierungssensoren
Das viDoc-Modul wird einfach auf das iPhone aufgesetzt. Foto: vigram GmbH
Der Schlüssel zur vigram-Technologie ist, ganz im Sinne der bekannten Apple-Maxime, die Kombination aus Hard- und Software. Die Hardware ist kaum größer als das iPhone selbst und beinhaltet alle Zusatztechnologien, die aus dem Standardgerät ein hochpräzises Messinstrument machen. Dazu gehört das marktübliche RTK, das für die Zentimetergenauigkeit der Positionsbestimmung sorgt.
Für die Unterstützung der photogrammetrischen 3D-Dokumentation bedurfte es aber noch mehr Entwicklungsarbeit. Bereits bei der Konzeptionsphase war vigram klar, dass die interne kinematische Sensorik eines Smartphones eine für die geforderte Genauigkeit entscheidende Schwachstelle ist. „Das iPhone hat zwar die leistungsfähigste interne IMU im Markt, für die Ansprüche in der Vermessungspraxis reicht dies aber nicht aus“, so Nicolai Nolle, Leiter des Entwicklerteams. Daher haben sich die Entwicklungsarbeiten von vigram zunächst auf diesen Technologie-Teil konzentriert, trotz mancher Skepsis auch bei Experten. „Wir haben schon bei den Vorführungen der ersten Prototypen vor allem die Fachleute davon überzeugt, dass ein iPhone hochgenaue 3D-Modelle generieren kann“, führt Nolle aus.
Der Softwareanteil
Die erzielten Entwicklungsergebnisse im Bereich IMU, innere Orientierung, GNSS und der Sensordatenverarbeitung sind inzwischen im viDoc implementiert. „So können wir auch die jeweils neuesten am Markt verfügbaren Chips und Bauelemente verwenden“, so Nolle. Das hat auch den Vorteil, dass die technologische Abhängigkeit vom Smartphone-Typ abnimmt. „In Kürze wird es den viDoc auch für Android-Smartphones geben“, sagt Nolle. Zusätzlich sind zwei hochpräzise Laser-Entfernungsmesser integriert, mit denen Messungen auch senkrecht nach unten ausgeführt werden können, etwa um Passpunkte zu erfassen.
Der Softwareteil fokussiert auf die Verarbeitung der Multisensor-Daten, um diese dann an die Cloud-basierte Anwendung zur Erzeugung von 3D-Punktwolken weiterzugeben. „Unsere innovative Aufarbeitung der Multi-Sensordaten sorgt dafür, dass die 3D-Modellierung auf ein Genauigkeitsniveau kommt, wie man es bisher nur von Speziallösungen kannte“, so Futterknecht.
Der Praxisblick
Die Anwendung ist spielend leicht und einfach in der Handhabung: Nach dem Einmessen von Passpunkten per Laser erfasst der Nutzer den zu dokumentierenden Gegenstand via Smartphone-Kamera. Er kann sich dabei entscheiden, ob er dies filmend (videogrammetrisch) oder per Bildaufnahme macht. Daraufhin werden die Daten in der Cloud modelliert. „Bei einfachen Projekten wie beispielsweise dem Erfassen von Erdmassen hat der User in weniger als 30 Minuten eine komplette 3D-Punktwolke“, beschreibt Nolle.
3D-Aufnahme einer Stützwand einmal ohne die Unterstützung der vigram-Technologie (oben) und einmal mit. Durch die Nutzung verschiedenster Sensordaten aus dem iPhone und dem dazugehörigen viDoc wird die Qualität der Modellierung maßgeblich gesteigert. Bild: vigram GmbH
Das viDoc-Modul ist nicht im Labor entstanden, sondern wurde in den letzten zwei Jahren praxisnah entwickelt. Dafür sorgt das von Nicolai Nolle gegründete Unternehmen Viscan Solutions GmbH aus Weimar. Der Vermessungsdienstleister setzte bereits in den letzten zehn Jahren auf modernste Technik, insbesondere im Bereich Drohnen, und entwickelte die Technologie im Rahmen von Forschungsprojekten speziell für die Bauwirtschaft weiter. „Wir setzen den viDoc mit den dazugehörigen Apps mit unserem gesamten Team inzwischen als wichtigstes Vermessungsinstrument ein“, sagt Nolle.
In vielen Projekten, etwa mit dem Regierungspräsidium Stuttgart oder der Deutschen Bahn, konnte das Gerät überzeugen. Beispielsweise wurde der gesamte Innenbereich des Hauptbahnhofs in Frankfurt am Main mit dem viDoc erfasst und in 3D modelliert. Ebenso wird es bei BIM-Infrastrukturprojekten des Bundeslandes Baden-Württemberg eingesetzt. Viscan fungiert weiterhin als Entwicklungs- und Test-Partner von vigram.
Das App-Konzept
vigram bietet zwar selbst eigene Software (siehe Kasten), strategisch verfolgt das Unternehmen aber einen partnerschaftlichen Ansatz und legt die Schnittstelle offen. Anbieter von Apps, beispielsweise für Vermessungsanwendungen oder Baustellendokumentation, können so einfach auf die präzisen Geometriedaten zugreifen und die 3D-Modellierung in die Anwendung integrieren. „Am Markt werden somit kompakte, Smartphone-basierte und Cloud-fähige Anwendungen verfügbar, die bisher nur als einzelne Spezialanwendungen erhältlich waren“, so Nolle. Auch Firmenapps, etwa für Planungen von Renovierungen oder im Bereich Gerüstbau, können die Schnittstellen nutzen, um 3D-Geometriedaten effizient zu integrieren.
Derzeit nutzt beispielsweise bereits die RIB Software das vigram-Modul zur Integration der 3D-Modellierung. Auch hat vigram verschiedene Apps in die Lösung integriert. Diese werden eingesetzt, um die Laserscandaten aus dem iPhone beziehungsweise dem iPad für die Prozessierung zu nutzen, um so auch von der hochpräzisen inneren Orientierung für die photogrammetrische Modellierung zu profitieren. (sg)