Laserkeilaus vai 3D-skannaus?
Laserkeilaus on nimensä mukaisesti lasersäteen etäisyydenmittaustekniikkaan perustuva menetelmä, kun taas 3D-skannaus voi perustua esimerkiksi laseriin tai valokuvaan. Selkeyttääksemme palveluidemme eroja, tällä sivustolla puhutaan laserkeilauksesta silloin, kun kyse on paikallaan seisovalla laserkeilaimella tehtävästä mittauksesta. 3D-skannauksesta puhutaan taas silloin, kun on kyseessä pienempien kohteiden, noin alle 4 metrin pituisten kappaleiden skannaaminen kädessä pidettävällä 3D-skannerilla.
Laserkeilaus
3D-skannaus
Mitä hyötyä laserkeilauksesta on?
Laserkeilaamalla voidaan muodostaa nopeasti 3D-malli tai layout tilasta. 3D-mallia voidaan käyttää esimerkiksi tilan muutosten suunnittelun lähtömateriaalina. Esimerkiksi tehdasympäristössä putkistojen reittien suunnittelu, uusien koneiden tai kokonaisten tuotantolinjojen mahtuvuus voidaan todentaa ilman, että paikan päällä täytyy ottaa mittoja manuaalisesti.
Laserkeilaamista käytetään myös yksittäisten laitteiden ja koneiden mittaamiseen sekä niiden liitäntöjen paikantamiseen. Tehdasympäristössä on usein vuosikymmeniä vanhoja laitteita, joista ei välttämättä ole olemassa ajankohtaista dokumentaatiota. Laserkeilaamalla saadaan helposti lähtöaineisto laitteen mallintamista ja dokumentointia varten.
Kuka voi käyttää pistepilvimallia?
Laserkeilaus tuottaa ns. pistepilvimallin eli 3D-mallin, joka koostuu usein sadoista tuhansista tai jopa miljoonista yksittäisistä pisteistä avaruudessa. Pistepilvimallia voidaan käsitellä helposti tietokoneen ruudulla erilaisilla käsittelyohjelmilla, kuten NavisWorksillä, Autodesk ReCapilla tai Faro Scenellä. Pistepilvimallit aukeavat myös perinteisillä suunnitteluohjelmistoilla, kuten SolidWorksillä ja Autodesk Inventorilla. Pistepilven käsittelyyn löytyy myös lukuisia ilmaisia katseluohjelmia, kuten Leica Truview, NavisWorks Freedom, CloudCompare tai MeshLab. Tilaaja pääsee siis käsittelemään pistepilvimallia ilman ohjelmistoinvestointeja.
Pistepilvimallissa käyttäjä voi esimerkiksi ottaa tärkeitä mittoja ja tuoda valmiita 3D-malleja pistepilvimalliin. Näin voidaan esimerkiksi todentaa uuden laitehankinnan mahtuvuus tilaan.
Pistepilvi service projekteissa
Pistepilviä hyödynnetään usein sellaisenaan suunnitteluprojektien tukena varmistamaan uusien suunnitelmien yhteensopivuus olemassa olevaan ympäristöön. Skannaamalla kerätty data siirretään pistepilvenä suunnitteluohjelmaan ja samaan ohjelmaan voidaan nostaa 3D-mallit ja tarkastella mahdollisia yhteentörmäyksiä. Tällä menetelmällä pistepilveä saadaan hyödynnettyä pienimmällä mahdollisella skannausdatan jatkojalostamisella.
Haalausreittien suunnittelu
Tehdasympäristöt ovat usein ahtaita ja laitteet sekä rakenteet suuria. Haalattavat laitteet ovat usein geometrialtaan monimutkaisia ja haalausreitit ovat täynnä muita laitteita, putkia ja kaapelikouruja, jolloin laitteen tuominen sille kuuluvalle paikalle saattaa olla haasteellista. Pistepilvessä laitteen haalausreitti voidaan simuloida metri metriltä liikuttamalla laitteen mallia pistepilvessä ja varmistamalla, että yhteentörmäyksiä ei synny.
As Built -mallinnus
Yksi tyypillisimmistä tavoista hyödyntää laserkeilausta on pistepilven hyödyntäminen layout suunnitelussa. As Built -mallinnuksella tarkoitetaan pistepilvimallin pohjalta tehtävää varsinaista CAD-mallinnusta, jossa rakenteet ja laitteet ovat ns. solid piirteitä. As Built -mallinnus tehdään, jotta tuhansista pisteistä koostuva pistepilvimalli saadaan kiinteään CAD-muotoon, jota voidaan käsitellä yleisimmillä suunnitteluohjelmistoilla. As Built -malliin voidaan myös helposti tuoda muita 3D-malleja täydentämään mallia. Esimerkkinä As Built -mallinnuksesta on asiakastarinamme, jossa laserkeilasimme Lappeenrannan yliopiston tehoelektroniikan ja ydinvoimatekniikan laboratoriot ja teimme niistä As Built -mallit.
Mallinnuksen Basic ja Advanced tasot
As Built -mallinnuksen tarkkuus riippuu siitä, mitä mallilta halutaan. Oikeassa ylemmässä kuvassa on mallinnettu Lappeenrannan yliopiston ydinvoimatekniikan laboratorio. Mallinnus on tässä tapauksessa tehty hyvin tarkasti ns. Advanced tasoon. Kaiteet, putket ja laitteet on mallinnettu hyvin lähelle todellisuutta. Mallissa on myös jäljitelty tarkasti tilan todellista värimaailmaa. Laitevalmistajien omia 3D-malleja on tuotu tilaan. Näin saadaan visuaalisesti tyylikäs lopputulos, jota voidaan käyttää tilasuunnittelun lisäksi esimerkiksi esittelytarkoituksiin.
Alemmassa kuvassa nähdään Lappeenrannan yliopiston tehoelektroniikan laboratorion mallinnus, joka on tehty ns. Basic tasoon. Tässä tapauksessa tarve oli luoda hyvin karkeat ’placeholder’ blokit kaappien, laitteiden ja rakenteiden paikoille. Blokkien tehtävä on vain varata niiden tarvitsema tila, jolloin tilan suunnittelua voidaan tehdä blokkeja siirtämällä. Basic-mallinnus on riittävä useimpiin tarkoituksiin, mutta rajattuja ennalta sovittuja kohteita voidaan mallintaa myös tarkemmin.
Basic ja Advanced tasot ovat Mertala Innovationsin määrittelemiä tarkkuustasoja, jotka ovat määritelty tarkemmin sivulla alempana. Tasojen ero näkyy työmäärässä. Esimerkin Basic tason mallinnuksessa työaikaa kului vain noin yhden työpäivän verran, kun taas tarkan ja visuaalisen Advanced mallin tekemiseen kului työaikaa noin viikon verran.
Laserkeilauksen hinnoittelu
Laserkeilauksen hinta määräytyy kohteen koon ja monimutkaisuuden mukaan. Tehdasympäristössä voidaan tavallisesti laserkeilata noin 500–1500 m² kokoisia alueita päivässä. Avoimilla ulkoalueilla voidaan puolestaan skannata jopa useita tuhansia neliömetrejä päivässä. Yhden päivän laserkeilauksen ja jälkikäsittelyn hinta on yhteensä alkaen 2500€ + alv. Lopputuloksena on siisti ja tarkka pistepilvimalli halutussa tiedostomuodossa, jota asiakas voi käyttää esimerkiksi ilmaisohjelmilla. Pistepilvi voidaan sitoa asiakkaan haluamaan koordinaatistoon.
Käänteinen mallinnus ja digitaalinen kopio
3D-skannauksella voidaan luoda nopeasti hyvin tarkka 3D-malli geometrisesti monimutkaisesta kappaleesta. Käänteinen mallintaminen eli ns. reverse engineering tarkoittaa fyysisen kappaleen 3D-mallintamista digitaalisen muotoon. Yksi tyypillinen tarve käänteiselle mallinnukselle on esimerkiksi silloin, kun laitevalmistaja ei enää toimita varaosia laitteeseen, mutta varaosalle on edelleen tarve. Tällöin osa voidaan skannata, tehdä valmistuspiirustukset ja teettää osa konepajalla. Nopein tapa kopioida fyysinen kappale on 3D-skannaus ja mallin 3D-printtaus. Näin varaosa voidaan teettää jopa parissa päivässä. Toinen tyypillinen tarve osan 3D-skannaukselle on silloin, kun laitevalmistaja ottaa kohtuuttomia katteita varaosistaan ja varaosa voitaisiin teettää itse murto-osalla hinnasta.
Laadunvarmistus
3D-skannausta voidaan hyödyntää esimerkiksi valu-, tai hitsattujen rakenteiden laadunvalvontaan, vikaantumisanalyyseihin, mitta- ja poikkeavuusraporttien laadintaan. Laadunvarmistuksessa skannattua mallia verrataan alkuperäiseen 3D-malliin asettamalla mallit päällekäin, jolloin voidaan tarkastella poikkeavuuksia fyysisen kappaleen ja ideaalisen mallien välillä. Laadinvarmistukseen käytettävät ohjelmistot antavat esimerkiksi värikartoin havainnollistavia poikkeamaraportteja.
Laserkeilaus- ja 3D-skannauskalusto
Leica RTC360
- Tarkkuus 1,9 mm, kun etäisyys on alle 10 m
- Hyvin nopea skannaus
- 360° valokuvaus
- Värilliset pistepilvimallit
Leica BLK360
- Tarkkuus 4,0 mm, kun etäisyys on alle 10 m
- Keskinopea skannaus
- Kevyt ja pieni
Creaform HandySCAN 307™ Elite
- Tarkkuus 0,04 mm
- Pienen kappaleen skannaus minuuteissa
- Reaaliajassa rakentuva 3D-malli
Lauri Rauhala
Laserkeilauksen ja 3D-skannauksen asiantuntija
Kysy lisää asiantuntijaltamme laserkeilaukseen & 3D skannaukseen liittyvissä kysymyksissä!
etunimi.sukunimi@mertalainnovations.fi
050 536 6726