Как следует из термина, "сканирование в BIM" относится к созданию информационной модели здания из 3D-сканирования. Это процесс цифрового захвата физического пространства или сайта в качестве облака точек, а затем использования его для создания, разработки и обслуживания BIM-модели.
Применение этого метода может варьироваться от документации по строению, реконструкции и дополнений проекта, а также управления объектом. 3D-модели, построенные от сканирования до BIM, также полезны для сравнения с оригинальными чертежами проекта, планами проектирования, топографическими регистрациями и многим другим. Специалисты AEC по всему миру инвестируют в услуги моделирования BIM, чтобы получить наилучшие возможные решения из своих проектов, а также ресурсов вокруг них.
Читайте: 10 потрясающих проектов BIM по всему миру, которые вы не можете пропустить
Как это работает?
Процесс "Сканирования в BIM" можно разделить на четыре этапа:
1. Определение требований
Перед началом процесса сканирования важно определить требования к желаемой модели. Некоторые вещи, которые следует учитывать на данном этапе, включают необходимые элементы здания, уровень детализации (LOD) и негеометрические атрибуты. Следует иметь в виду, что более высокий уровень детализации дизайна обычно приводит к более высокой стоимости.
Читайте: Что такое Lod и все о нем в 3D-моделировании
2. Планирование сканирования
Перед началом сканирования некоторые ключевые параметры необходимо ввести в интерфейс сенсорного экрана сканера перед получением 3D-сканирования. Переменные, которые необходимо учитывать, включают такие факторы, как точность, желаемое разрешение, покрытие, местоположение и угловое разрешение.
3. Сканирование
После всего планирования проекта наступает процесс сканирования физического пространства или объекта. Это делается с помощью 3D-лазерного сканера, который собирает данные с высокой скоростью и точностью. Популярные инструменты для лазерного сканирования включают Faro, Trimble, Riegl и Leica.
Когда невидимый лазерный луч попадает в различные объекты или материалы, присутствующие на месте, их положение относительно сканера записывается как часть цифровых данных, известная как "точка". Когда несколько из этих точек собираются, их обычно называют "облаком точек". Это набор точек данных в трехмерной системе координат, которые могут точно представлять внешнюю поверхность объекта или его внутреннюю среду. Облака точек начинают создавать высокоточную трехмерную цифровую картину сканируемого физического пространства или сайта.
Интересно отметить, что 3D-лазерные сканеры также могут захватывать внутреннюю структуру здания, включая скрытые механические, электрические, сантехнические и противопожарные установки. Это пригодится профессионалам, которые хотят понять внутреннюю работу здания, не нарушая проект.
Процесс сканирования может быть выполнен различными способами, например:
1. Сканирование на 360 градусов: Сканер может выполнять полное вращение на 360 градусов или меньший поворот, в зависимости от области, которую нужно запечатлеть.
2. Сканирование времени полета: это тип безсканерного LIDAR (обнаружение и дальносовое определение освещения), который использует оптические импульсы высокой мощности в течение наносекунд для захвата информации, как правило, на коротких расстояниях.
4. Расшифровка отсканированных данных
После завершения сканирования захваченные данные могут быть извлечены из сканера на простом USB-накопителе и импортированы на компьютерное устройство. Затем эти облака точек погряжаются в программное обеспечение для 3D-моделирования, такое как Autodesk ReCap. Эти данные будут храниться в формате файла .rcp, который затем может быть импортирован в программное обеспечение Autodesk, такое как InfraWorks, Civil 3D, Revit, AutoCAD и Inventor.
5. BIM-моделирование
Заключительный этап включает в себя преобразование этих данных в цифровое представление проекта. Это метод, при котором сканирование иллюстрируется условиями строительства.
После завершения работы модели Autodesk Revit модель может быть импортирована в Autodesk Navisworks. Затем он может быть накрыт относительно облака точек в Autodesk ReCap Pro для проверки.
Отраслевые приложения
Сканирование в BIM используется в отрасли AEC в различных дисциплинах, таких как механическая, электрическая, пожарная безопасность, конструкция и т. д.
Некоторые отраслевые приложения этой техники включают проверку перед установкой, планирование и оптимизацию пространства, структурный анализ, консервацию, сканирование удаленных объектов, надзор за проектом, расчет объема, контроль качества, чтобы перечислить некоторые из них.
Давайте исследуем реальные приложения 3D-лазерного сканирования для BIM:
1. Архитектура: Сканирование в BIM широко используется в архитектурной отрасли для трехмерной проверки перед установкой, создания построенных моделей для существующих или новых зданий, осмотра существующих сред, анализа и планирования участка, а также планирования и оптимизации пространства.
2. Строительство: Различные области применения сканирования в BIM в строительной отрасли включают структурный анализ, мониторинг хода строительства, контроль деформаций, смету ремонта и координацию.
3. Сохранение наследия: Использование 3D-лазерных сканеров для захвата застроенной среды также пригодится в области сохранения наследия. Он используется для реконструкции, реставрации и консервации.
4. Гражданское строительство: Хотя Scan to BIM в основном используется профессионалами в архитектурной и строительной среде, этот рабочий процесс также может быть плодотворным для профессионалов в отрасли гражданской инфраструктуры. Рабочий процесс сканирования в BIM может быть применен для сканирования дорог, расчета громкости, обнаружения столкновений, контроля качества и технических модификаций.
5. Управление объектом: Здесь Scan to BIM используется для документирования и планирования структурных изменений. С помощью видеопроходов или пошаговых проходов менеджеры могут просмотреть варианты использования комнат еще до того, как начнется проектирование.
6. Криминалистика: Интересно, что процесс «Сканирование в BIM» также используется в криминалистике, где он используется для быстрого и точного документирования мест преступлений и несчастных случаев до того, как такие области будут вновь открыты для общественности.
Читайте: 6 способов, которыми BIM доказывает, что это будущее архитектуры
Преимущества сканирования в BIM
Преимущества процесса включают в себя:
1. Быстрый сбор данных: 3D-лазерные сканеры могут собирать миллионы точек данных за считанные секунды. Это делает процесс сканирования в BIM самым быстрым способом сбора данных.
2. Повышенная точность: Традиционно для съемки использовались методы измерения рук. Этот метод был медленным и часто производил неточные результаты из-за человеческой ошибки. 3D-лазерное сканирование уменьшает большую степень человеческой ошибки, устраняя участие человека в сканировании.
3. Помогает справиться со сложными формами и формами: С помощью Scan to BIM профессионалы могут легко решать огромные и сложные формы и размеры.
4. Создание цифрового близнеца: Цифровой близнец - это очень сложное и точное виртуальное представление объекта или здания. В здании есть подключенные датчики, которые собирают данные, которые отображаются на этой виртуальной модели. Цифровая модель-близнец помогает с максимальной точностью прогнозировать и картировать весь жизненный цикл здания от проектирования до сноса. Процесс сканирования в BIM помогает создать цифрового близнеца.
5. Генерация 3D виртуальных активов: 3D-модели облака точек помогают генерировать 3D виртуальные активы, которые могут быть использованы дополнительно для технико-экономических обоснований и проверки столкновений с предстоящими элементами. Их также можно использовать для запуска моделирования строительства.
6. Сокращение поездок: цифровой близнец помогает всем заинтересованным сторонам понять и исследовать сайт без посещения. Это пригодится, особенно если сайт расположен удаленно, что позволяет специалистам по дизайну тратить свое время на исследования, концептуализацию и проектирование.
7. Экономия: Сканирование в BIM помогает снизить затраты на строительство и помогает поддерживать сроки реализации проектов.
8. Снижает опасности для здоровья и безопасности: лазерные сканеры можно использовать для сбора информации из опасных или труднодостижимых мест, не подвергая геодезистов риску. Например, в опасных зонах, таких как канализация, лазерные сканеры можно опустить в ямы вместо того, чтобы рисковать жизнью человека.
Процесс сканирования в BIM может быть передан частными и государственными клиентами компаниям, специализирующимся в этой области. Эти услуги предоставляют точные и параметрические BIM-модели и 2D CAD-модели, включающие трубы, стены, плиты, планы крыш, фасады и ландшафты в здании и вокруг него.
Реальные примеры в отрасли
1. Церковь Святого Джеймса, Лондон
Промышленность: Сохранение наследия
Услуги от: BIM
Используемое программное обеспечение: Trimble Realworks
Св. Церковь Джеймса — это здание наследия в Лондоне. Для сканирования использовался 3D-лазерный сканер, прикрепленный к стандартному штативу. Особенно важным фактором при оформлении документации этого проекта наследия было обеспечение того, чтобы лазеры не влияли на строительный материал и не повреждали ткань здания. После завершения процесса сканирования сканирование было импортировано в Trimble Realworks, мощный программный инструмент, который позволяет регистрировать, анализировать и 3D-модель сканирования.
2. Механическая комната школьного учреждения, Флорида
Отрасль: MEP Engineering
Услуги: United BIM
Используемое программное обеспечение: Revit, Recap Pro
Целью проекта было воссоздать 3D-модель существующей механической комнаты. Для этого комната была отсканирована с нескольких контрольных точек. Затем облака точек были преобразованы в 3D-модель Revit BIM (системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Модель содержала индивидуальные семейства Revit/элементы столярных изделий, системы воздуховодов и компоненты HVAC.
3. Всемирный торговый центр, Нью-Йорк
Отрасль: Архитектурная документация
Клиент: Глобальный дизайнер и производитель
Используемое программное обеспечение: Faro Scene, Autodesk Recap, Autodesk Revit
Всемирный торговый центр - это большой комплекс из семи зданий в финансовом районе Нижнего Манхэттена в Нью-Йорке. Для этого проекта для сканирования использовался Faro Focus 120. Затем в Revit была создана 3D-модель. Это помогло пространственно представить проект, смоделировать предлагаемую последовательность строительства и представить системные взаимозависимости. Поскольку строительный комплекс был фрагментирован, интерфейсы визуализации на основе BIM оказались важными инструментами для обеспечения прозрачности процесса.
Проблемы и ограничения
Как и в любом новом процессе, сканирование в BIM имеет определенные ограничения, которые необходимо устранить. Давайте посмотрим на проблемы и ограничения:
1. Необходимость сотрудничества: Процесс сканирования в BIM является итеративным. Клиент должен быть вовлечен на каждом этапе пути. Сотрудничество и общение являются ключевыми. Открытый и частый диалог с клиентом необходим для согласования определенного уровня детализации (LOD).
2. Ограничения программного обеспечения: Большинство инструментов проектирования BIM, включая Revit, предназначены для проектирования новых зданий, и становится трудно эффективно использовать их для документирования существующих конструкций.
3. Погодные ограничения: Существуют погодные ограничения для процесса сканирования в BIM, и он не может проводиться на открытом воздухе в определенных погодных условиях, таких как дождь.
4. Проблемы больших площадей: Большие области сложнее сканировать, так как большие наборы данных требуют достаточной вычислительной мощности и места для хранения для обработки.
5. Занятые районы: Процессы сканирования требуют, чтобы участки были свободными. Это может быть немного сложно, если места заняты и шумно.
Будущий Объем
Существует множество различных современных технологий, которые привлекли к росту Scan to BIM. Технологии значительно сократили время сканирования и одновременно увеличили свои области применения. Некоторые из новейших технологий включают в себя:
1. LiDAR
3D-сканер LiDAR - это устройство, которое реализует 3D-сканирование пространства на основе технологии LIDAR. Он излучает несколько лазерных лучей, которые помогают измерить расстояние между датчиком и объектом. Его приложения включают в себя изучение поверхности земли, оценку информации о поверхности земли, создание цифрового двойника объекта или детализацию диапазона геопространственной информации. Реальные приложения LiDAR можно классифицировать следующим образом:
1. Окружающая среда: Эти приложения включают в себя картирование риска наводнений, запасов углерода в лесном хозяйстве и мониторинг береговой эрозии.
2. Автомобильная промышленность: Меньшие сканеры LiDAR с низким радиусом действия помогают ориентироваться в автономных транспортных средствах.
3. Космические путешествия: Интересно, что НАСА определило LiDAR как ключевой способ безопасного приземления лунных транспортных средств.
Преимущества LIDAR:
- Устойчивость к погодным условиям: LiDAR предлагает точные данные 3D-измерений на коротких и дальних расстояниях, даже в сложных погодных условиях и условиях освещения.
- Разрешение и точность: LiDAR генерирует мгновенные, огромные объемы измерений за считанные секунды. Это делает его точным до сантиметра.
2. Мобильное лазерное сканирование
Это метод геодезии, который использует лазерную систему, установленную на движущихся транспортных средствах, таких как автобусы, легковые, грузовые автомобили или даже БПЛА. Этот процесс сканирования в основном используется для сканирования ландшафтов, городских пейзажей, инфраструктуры и т. д.
Преимущества мобильного лазерного сканирования:
- GPS не требуется: Современные мобильные системы лазерного сканирования не требуют GPS для ориентации и записи. Это делается с использованием технологии одновременной локализации и отображения (SLAM).
- Экономия времени: Использование наземного лазерного сканера (TLS) для захвата здания требует планирования положения сканера, его настройки и разрушения - снова и снова. Использование мобильного лазерного сканера экономит это дополнительное время. В типичных проектах мобильные картографические устройства предлагают увеличение скорости в 10 раз по сравнению с наземным сканированием.
BIM помогает генерировать 3D-виртуальные ресурсы с помощью данных, собранных 3D-лазерными сканерами. Данные BIM также помогают рассчитать точный расчет материалов, что снижает шансы на перерасхода бюджета строительства проекта.