3DReshaper software pro zpracování laserového 3D skenování Vážení přátelé, V poslední době hodně mluvíme o laserových 3D skenerech a multistanici MS50, prostě proto, že Leica nabízí široký výběr přesných geodetických skenerů, a protože jsme velmi úspěšní v dodávkách skenovacích systémů. Dnes si již každý snadno představí, jak tyto přístroje pracují a jaká poskytují primární data mračna bodů. Jiná situace je v povědomí o softwarech, které tato mračna bodů zpracovávají do konečných produktů, které můžete nabízet a pak odevzdávat vašim zákazníkům. Takových softwarů máme v nabídce celou řadu a není prostor je představit všechny v jednom dokumentu. V tomto čísle Leica e-mailu bych rád představil velmi zajímavý, intuitivní a výkonný software 3DReshaper. Přeji pěkné počtení. Daniel Šantora 1/11
Přehled softwarů z naší nabídky pro zpracování mračen bodů O softwaru 3DReshaper mluvíme poprvé, proto je potřeba tento produkt nějak zařadit, a k tomu slouží následující přehled všech námi nabízených softwarů pro zpracování mračen bodů: Software od Leica Geosystems pro zpracování mračen bodů: Cyclone: rozsáhlý software pro zpracování mračen bodů s moduly pro registraci mračen, potrubní systémy a technologie, topografické mapování a zpracování DMT a publikování mračen na internetu. CloudWorx: Nadstavby na CAD systémy umožňující použití mračen bodů v rámci podporovaných CAD systémů. Cyclone II TOPO: Podrobné mapování na mračně bodů, vyhodnocování bodů a linií s automatickou detekcí terénu skrz vegetaci a hran. Software od Leica Geosystems pro podporu multistanice Nova MS50: Infinity: software pro čištění a převod mračen z multistanice Nova MS50 pro další zpracování v jiných softwarech, navíc umí počítat kubatury a vyrovnání 3D sítí. MultiWorx: nadstavba nad AutoCAD pro zpracování mračen bodů z MS50. Software od partnerských firem v rámci koncernu Hexagon Metrology Právě do této kategorie spadá 3DReshaper. 3DReshaper je produktem francouzské firmy TECHNODIGIT, která je součástí koncernu HEXAGON METROLOGY, do kterého spadá i Leica Geosystems. V dalších kapitolách a na názorných příkladech uvidíte, co všechno 3DReshaper umí vytvořit z vašich mračen bodů ScanStation P20/P15 ScanStation C10/C5 HDS8810 / 8400 Cyclone / CloudWorx 3DReshaper 2/11
Co umí 3DReshaper? Největší předností 3DReshaperu je bezkonkurenční schopnost přetváření mračen bodů na 3D trojúhelníkové sítě a to nejen u digitálních modelů terénu, ale i u obecných ploch s množstvím převisů. To činí tento software naprosto univerzálním nástrojem pro modelování objektů s obecnými matematicky nedefinovatelnými tvary, od čehož se odvíjí spousta aplikací, kde ho lze použít. Příprava mračen bodů Do 3DReshaperu naimportujete jakékoli mračno bodů bez ohledu na jeho původ a velikost. Pak ho můžete očistit pro urychlení dalších procesů. Best-fit algoritmus umožňuje napasovat mračno na jiné mračno nebo objekt. Čištění a potlačení šumů, automatická i manuální segmentace, barevná reprezentace na základě směru pohledu. 3D modelování Tvorba 3D trojúhelníkových sítí (meshing) a jejich vylepšování s eliminací šumů. Rychlé a snadné zpracování sítí na velkých mračnech bodů, jehož výsledkem jsou přesné a estetické modely. Nástroje na reorganizaci trojúhelníků zachovávají ostré hrany tam, kde mají být. Extrakce lomových a ohraničujících hran, komplexní 3D extrakce tvarů, měření. Rekonstrukce ostrých hran. Náhrada zaoblených částí nebo místních deformací sítí a novými čarami. Extrakce terénní plochy. Automatické filtrování a tvorba 3D sítě z bodů na terénu. Automatické vyhodnocení hran, např. obrubníků. 3/11
Vyladění 3D sítí. Vyhlazování, vyplňování děr se zakřivením nebo bez, ředění sítí, spojování atd. Oddělování sítí ohradou, tvorba sítí uvnitř polygonální hranice, sešívání sítí atd. Výpočty kubatur, boolovské operace, náspy, výkopy, hladina vody. Kubatury uzavřených nádrží, kalibrace nádrží výsledkem je podrobná tabulka čtení na měrce a příslušného objemu. Dynamické namapování textur pomocí identických bodů nebo fotogrammetrických dat, modely s fotografickou texturou, export ortofoto snímků. 3D měření, řezy, vrstevnice 3D měření, průsečnice, editovací nástroje na lomené čáry. Extrakce řezů a vrstevnic. Měření s tvorbou kótování. Extrakce a rekonstrukce geometrických tvarů: roviny, válce, oblouky, linie, kontury, obdélníky atd. Automatická tvorba řezů: rovinné, radiální, volnou rukou, podél křivky, 2D a 3D profily (profily v tunelech). 3D kontrola a inspekce 2D a 3D porovnání dvou objektů (mračno, trojúhelníkové sítě, CAD, linie) s tvorbou barevné mapy na základě deformačních izočar s možností adjustace maximálních limitů, deformačních intervalů a barev. Export a editace uživatelsky definovatelných reportů o inspekci a deformacích. Uživatelsky definovatelné štítky zobrazující hodnoty deformací na zvolených místech. 3D inspekce vůči ideálním geometrickým tvarům, uživatelsky definovatelné štítky zobrazující hodnoty deformací na zvolených místech. 3D animace. Virtuální prohlídky a tvorba videí. 4/11
Reverzní inženýrství Práce se soubory IGES/STEP (import a export) Generování CAD modelů z trojúhelníkových sítí z naskenovaných objektů, ke kterým neexistuje dokumentace (NURBS plochy), aplikace v reverzním inženýrství. Příklady použití 3DReshaperu Digitální model zarostlého terénu Mapujete-li laserovým skenováním terén, pak se ve většině případů jedná o terén zarostlý a/nebo zastavěný, navíc se spoustou šumů od projíždějících vozidel a procházejících lidí. 3DReshaper má automatické nástroje na čištění terénu a následnou tvorbu trojúhelníkové sítě, která již prezentuje čistý terén. Postup: Takto vypadá nevyčištěné naimportované mračno bodů: 5/11
Použije se nástroj Surveying > Extract ground, kde se zadává maximální sklon terénu, směr osy vzhůru (Z) a průměrná hustota mračna. Po potvrzení se z vyčištěného mračna rovnou vygeneruje trojúhelníková síť terénu: Dalším krokem může být např. vytvoření vrstevnic na takto vygenerovaném DMT: 6/11
Je-li mapován terén, kde se vyskytují hrany, jako např. obrubníky, pak lze dále využít nástroj Surveying > Extract breaking lines, který umí automaticky vyhodnotit lomené čáry na těchto hranách: Inspekce stěny hráze Byl znám 3D CAD model hráze, jejíž část byla naskenována pro kontrolu tvaru skutečné plochy. Postup vyhodnocení byl následovný: 1. Pomocí naklikání identických bodů se mračno napasovalo na model hráze. 2. Toto napasování bylo dále zpřesněno automatickou procedurou Best-fit. Pozn.: Je také možné, že mračno i model jsou rovnou ve společném souřadnicovém systému, např. S-JTSK, pak je samozřejmě možné kroky 1) a 2) vypustit. 3. Po označení modelu a mračna se spustila funkce Compare/Inspect, která automaticky vytvořila barevný deformační model na základě deformačních izočar. 4. Tento barevný model je možné dále vyladit definováním minimální a maximální zobrazené deformace a počtem intervalů deformací. 5. Na libovolná místa lze uživatelsky vytvořit štítky s číselnými hodnotami souřadnic a deformací. 7/11
Pozn.: Naskenovaná mračna se nemusí nutně porovnávat jen s teoretickým CAD modelem, ale i např. s naskenovanou nultou etapou převedenou v 3DReshaperu do 3D trojúhelníkové sítě. Měření deformací Trójského mostu při zatěžkávací zkoušce Toto je velmi zajímavý příklad, protože se jedná o nasazení v naší zemi. Skenování při zatěžkávací zkoušce Trójského mostu před uvedením do provozu prováděla firma CCE Praha, s.r.o., která je naším dlouholetým zákazníkem. Skenování bylo prováděno skenerem Leica ScanStation P20. Cílem bylo zjistit prohnutí horního mostního oblouku. Skener sice stál uprostřed mostu, ale terče pro orientaci byly rozmístěny mimo most v místech, která nepodléhají pohybům při zatížení mostu. Před každou etapou zatížení tak bylo provedeno nové určení volného stanoviska na tyto pevné body mimo most. Z nulté etapy skenování bez zatížení byla ve 3DReshaperu vytvořena trojúhelníková síť na spodní straně nosného oblouku mostu. Pro porovnání s dalšími etapami pak už stačí jen naimportovat mračno a porovnat ho s vytvořenou sítí z nulté etapy. Výsledkem je barevné vyjádření deformací v celém průběhu oblouku s možností okótování libovolných zájmových míst pro číselné vyjádření deformace: 8/11
Kontrola skutečného stavu tunelu Cílem je zkontrolovat stav výrubu tunelu vůči projektu. Postup: 1. Z mračna bodů v tunelu lze vypočítat osu. Tu je možné samozřejmě i naimportovat z projektu. 9/11
2. Podél osy se vytvoří příčné řezy 3. Příčné řezy se graficky porovnají s teoretickými projektovanými řezy 4. Na závěr lze vytvořit i video. Prohlédněte si video: https://www.youtube.com/watch?v=oznok3hron0 Kalibrace nádrží Cílem kalibrace nádrží je vytvoření podrobné tabulky, ve které je ke každému čtení na měrce hladiny přiřazen objem kapaliny v nádrži, eventuálně i objem, který je ještě možné do nádrže doplnit. Postup prací v 3DReshaperu je následovný: 1. Vyčištění mračna bodů, vytvoření trojúhelníkové sítě a její dočištění. 2. Použití nástroje Surveying > Volume/Cubature, kde se nastaví buďto výška hladina a vypočte se objem pod a nad hladinou, anebo se nechá přímo vytvořit tabulka ve formátu CSV pomocí definice startovací výšky a intervalu mezi jednotlivými zkoumanými hladinami. Vyhodnocení historické členité fasády Historické fasády se neskládají z matematicky snadno definovatelných prvků, takže je nutno je vystihnout pomocí 3D nepravidelné trojúhelníkové sítě, což je opět doménou softwaru 3DReshaper, ve kterém je popsáno několik strategií pro různé typy sítí na různých typech objektů. V případě historických fasád se jedná o strategii prvotního vytvoření řídké sítě bez děr s následným postupným vylepšováním pomocí využití všech bodů dle hustoty skenování, interpolace nových bodů, tvorby hran a jejich zpětného využití pro vylepšení trojúhelníkové sítě. Výsledek pak může vypadat jako na následujícím obrázku: 10/11
Další praktické informace o softwaru 3DReshaper Existují internetové stránky www.3dreshaper.com, kde najdete popis produktu, ukázková videa, reálné aplikace zákazníků, další příklady využití softwaru v různých oborech a další užitečné informace. Budete-li si chtít software vyzkoušet, kontaktujte mne prosím za účelem zařízení licence na odzkoušení na pro vás potřebnou dobu. Závěr Pevně doufám, že jsou zde uvedené informace pro Vás užitečné, jelikož teprve kvalitní výstupy Vám umožní zhodnotit investici do multistanice nebo do terestrického 3D skeneru. V případě dotazů nebo požadavků mne kdykoli kontaktujte, rád vám zařídím software na odzkoušení včetně demo dat s názornými návody. Software lze také vyzkoušet s vašimi daty na konkrétní aplikaci. Rád Vám také vytvořím cenovou nabídku. Za GeoTeam zastoupení Leica Geosystems firmy GEFOS a.s. Ing. Daniel Šantora Tel.: 283 842 620, mob.: 724 031 261 E-mail: ; daniel.santora@gefos.cz Internet: / 11/11