Aufgabenstellung
Der Innenausbau von Fahrzeugen ist eine komplexe Sache. Liegen keine präzisen CAD-Daten vor, die eine genaue Maßfertigung der Einbauteile möglich machen, kommt es in der Regel zu erheblichem Mehraufwand durch aufwändige Anpassungen.
Solch einen Mehraufwand wollte auch einer unserer Kunden vermeiden und bat uns um Unterstützung. Dabei sollten wir ihm helfen, einen VW T4 Caravelle Syncro (Baujahr 1995) digital zu erfassen. Dieser soll zu einem Camper ausgebaut und mit einer einseitigen Schrankwand mit Küchenzeile ausgestattet werden.
Für diesen Zweck sind die genauen Abmessungen des Fahrzeuginnenraums zu ermitteln. Hier geht es vor allem darum, die Störkanten für einen Innenausbau zu erfassen. Damit die Karosserie sichtbar ist, müssen die Seitenverkleidungen demontiert werden.
Der Innenraum eines Fahrzeugs besteht aus vielen geschwungenen Formen und Flächen und weniger aus geraden Kanten und ebenen Flächen. Damit der Einbau hinterher perfekt in das Fahrzeug passt, soll der Innenraum mit Hilfe eines 3D-Scanners vermessen werden. Die Vermessung liefert einen 3D-Scan vom Fahrzeuginnenraum. Dieser kann dann in einem Konstruktionsprogramm geöffnet werden. Hier dient der Scan dann als Konstruktionsgrundlage für die Einbauten in das Fahrzeug. Die Einzelteile können dann präzise und passgenau gezeichnet und anschließend auf einer CNC-Fräse exakt gefräst werden.
Equipment & Software
Terrestrischer Laserscanner Artec Ray für Übersichtsscan mit möglichen Abschattungen
Der terrestrische 3D-Laserscanner Artec Ray wurde zu Generierung eines Übersichtsscans eingesetzt. Der Artec Ray ist ein Aktiv-System, das heißt der Scanner erzeugt sein eigenes „Licht“ (Laser), um die Umgebung zu erfassen. Es ist ein stativbasiertes System; Objekte werden in der Regel über mehrere Standpunkte erfasst und später über Referenzen (Kugeln, Targets) zueinander ausgerichtet.
Die Scans vom Ray enthalten durch die Einschränkungen des Aufbaus im Fahrzeug gegebenenfalls Abschattungen von benötigten Bereichen. Diese Bereiche können bei Bedarf durch den Handscanner Artec Leo ergänzt werden.
3D-Handscanner Artec LEO für Detailscans
Der 3D-Handscanner Artec Leo ist ein photogrammetrisches System. Da der Artec Leo ein Passiv-System ist, ist der Scanner auf gute Lichtverhältnisse im Messraum angewiesen. Mehrere Objektive am Gerät dienen zur Erfassung von Objekten oder kleineren Bereichen. Der Scanner wird handgeführt; dementsprechend ist der Leo für eine gezielte Erfassung von Details aus verschiedenen Winkeln sehr gut geeignet.
Kombination aus Artec Ray & Leo
Die Bedienung vom Ray und Leo ist sehr anwenderfreundlich gestaltet:
Für die Steuerung vom Artec Ray gibt es verschiedene Möglichkeiten. Wir empfehlen die Steuerung mit dem Smartphone und der kostenfreien App „Artec Remote“.
Der Artec Leo wird direkt am Gerät über ein integriertes Touch-Display gesteuert. Die Grundeinstellungen reichen für die meisten Scanprojekte aus; somit kann nach dem Einschalten des Gerätes direkt gescannt werden. Für hochauflösende Scans, um auch kleinste Details sichtbar zu machen, empfehlen wir die Verwendung des HD-Modus.
Verarbeitung der Scandaten in Artec Studio
Artec Studio 15 wird für die Nachbereitung (Post-Processing) benötigt. Artec Studio liefert das komplette Paket: von der Aufarbeitung der Daten bis zu einem fertigen Mesh (Polygonnetz) für die Weiterverarbeitung in einer CAD-Software. Für den Export stehen die üblichen Ausgabeformate zur Verfügung (*.stl, *.obj, *.ply, …).
SolidWorks zur Erzeugung von CAD-Daten
SolidWorks ist eine 3D-CAD-Software, mit der parametrische Modelle, Baugruppen und Zeichnungen erzeugt werden können. Datenformate wie zum Beispiel *.stl können problemlos verarbeitet werden.
Natürlich ist auch ein anderes Konstruktionsprogramm einsetzbar.
Fertigung der Teile im CNC-Bearbeitungszentrum
Für die Fertigung der Bauteile kommt ein CNC-Bearbeitungszentrum zum Einsatz. Es ist eine CNC-gesteuerte Maschine für mehrere Arbeitsschritte wie Sägen, Bohren, Fräsen und Schleifen an einer Holzplatte. Damit lässt sich eine Komplettbearbeitung eines Bauteils erzielen.
Ablauf der Vermessung
Wie lief die Vermessung des Fahrzeugs ab? Wir sagen Ihnen, wie es am besten funktioniert:
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Den zukünftigen Camper für die Vermessung vorbereiten:
- Verkleidungen entfernen und nicht relevante Bauteile entfernen
- Fahrzeug säubern, damit kein Schmutz die Vermessung verfälscht
- Scheiben ggf. abkleben oder einsprühen, wenn diese Maße benötigt werden (Fensterflächen können ohne Abkleben oder Einsprühen nicht vermessen werden. Mit dem AESUB-Spray funktioniert das Scanning sehr gut. Eine Reinigung ist im Anschluss nicht notwendig, da die Beschichtung sich von selbst verflüchtigt.)
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Messgerät Artec Ray platzieren (Übersichtsscans)
- Artec Ray auf Stativ befestigen und einschalten, mit Handy-App verbinden
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Messung an 2 - 3 Standpunkte im Fahrzeug (hinten, Mitte, vorn) durchführen
> Aufnahmedauer: ca. 5 Minuten pro Scan
> Scandaten werden auf einer Micro-SD-Karte gespeichert
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Messgerät Artec Leo (Detailscans, verschattete Bereiche vermessen)
- Scanner einschalten und den HD-Modus aktivieren und die Messung direkt starten
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Durch Bewegung am Objekt vorbei (Abstand ca. 40 cm) wird der Innenraum vermessen. Hierbei konzentriert man sich insbesondere auf Bereiche, die der Ray nicht erfassen konnte.
> Die Daten werden direkt auf dem Gerät gespeichert.
Weiterverarbeitung der Scandaten
Zunächst wurden die Rohdaten beider Messgeräte auf den Computer übertragen. Beim Artec Ray mit Hilfe der Micro-SD-Karte, beim Artec LEO über eine WLAN-Verbindung.
Die Rohdaten wurden in Artec Studio importiert und halbautomatisch miteinander verknüpft. Die Daten des Artec LEO waren bereits miteinander verbunden; es mussten daher lediglich die Ray-Scans mit den Leo-Scans verknüpft werden. Dazu wurden die einzelnen Scans grob zueinander ausgerichtet. Anschließend wurde diese grobe Ausrichtung durch einen Algorithmus optimiert und verbessert.
Nachfolgend wurde die Fusionierung der Daten durchgeführt. Unter „Fusionierung“ versteht man die Vereinigung der einzelnen Scans zu einer Fusion (auch Oberflächenmodell, Mesh, Dreiecksvermaschung). Dabei verringert sich die Datenmenge im Vergleich zu den Rohdaten um ein Vielfaches! (Beispiel: Ein ca. 3 GB Scan wird durch eine Fusionierung mit Standardeinstellungen ca. 1 GB groß).
Im Anschluss waren die Daten bereit für den Export. Die Fusion (das Mesh) lässt sich in den gängigen Formaten exportieren: *.stl für Fusion ohne Textur / *.obj für Fusion mit Textur.
Die Fusion/das Mesh war nun bereit für die Weiterverarbeitung. Die Scandaten bildeten den Ist-Zustand des Campers exakt ab und ermöglichten so eine millimetergenaue Planung und Konstruktion der zukünftigen Einbauten.
Planung und Konstruktion
Die Konstruktion erfolgte in diesem Fall mit Hilfe der Software SolidWorks. Dafür wurde das Mesh, welches den Ist-Zustand des Campers abbildet, also alle Störkanten enthält, einfach in die Software importiert. Nun kann der Konstrukteur passgenau die neuen Einbaumöbel (kleine Küchenzeile, Stauraum, etc.) zeichnen und planen. Dabei stellt er stets sicher, dass die Neu-Konstruktionen nicht mit dem Bestand kollidieren. So können aufwändige Anpassungen später beim Einbau der Möbel schon während der Planungsphase vermieden werden!
Der Innenraum des Campers zeichnet sich durch viele geschwungene Formen und Flächen aus. Fast nichts ist gerade oder eben. Daraus ergeben sich komplexe Formen für die einzelnen Teile der Einbaumöbel. Um diese präzise zu fertigen, wird hier ein CNC-Bearbeitungszentrum verwendet.
Die Konstruktionsarbeiten sind noch nicht beendet.
Können wir auch Sie bei Ihrem Vermessungsprojekt unterstützen? Kontaktieren Sie uns einfach telefonisch unter +49 (0)391 6269960 oder per Mail an info@laserscanning-europe.com.
