3D-Scan einer Reparatur Lock

Ein ganzer Reparaturzug, innen und außen, hoch aufgelöst gescannt und so aufbereitet, dass die Konstrukteure direkt in Autodesk Inventor damit arbeiten können.

Die Aufgabe

Die Montreux-Berner Oberland-Bahn (MOB) modernisiert und erweitert einen Reparaturzug. Dafür sollten wir den Zug als 3D-Scan erfassen. Die Ziele:

• Den Zug innen und außen möglichst komplett und in hoher Auflösung erfassen.
• Die Scandaten im CAD-System der MOB, Autodesk Inventor, nutzbar machen.
• Einzelne Bereiche per Reverse Engineering als CAD-Daten liefern.
• Die Daten so strukturieren, dass sich spätere Updates einfach integrieren lassen.
• Sicherstellen, dass nicht gescannte Bereiche später nacherfasst werden können.

Das Besondere

Diese Ziele unter einen Hut zu bringen, ist nicht trivial. Für ein Objekt dieser Größe ist ein Handscanner allein nicht wirtschaftlich. Terrestrische Scanner aus dem Architekturbereich schaffen die Größe problemlos, haben aber nicht die Auflösung für Reverse Engineering und erfassen enge Bereiche oft nicht vollständig. Zwei Wege standen zur Wahl:

• Photogrammetrie (Creaform MaxShot) plus Handscanner: sehr genau, rund ±0,5 mm auf 24 m, aber das Scannen mit dem Handscanner hätte sehr lange gedauert.
• Terrestrischer Scanner plus Handscanner: von Puffer zu Puffer rund ±5 mm, dafür werden die großen, detailarmen Flächen (außen, Boden, Decke) nebenbei erfasst. In den Bereichen des Handscanners liegt die Genauigkeit deutlich im Submillimeterbereich.

Unsere Lösung

Wir haben uns für die Kombination aus terrestrischem Scanner und Handscanner entschieden und das Projekt gemeinsam mit der LEHMANN ENGINEERING & SERVICES AG umgesetzt.

Zuerst wurden die Punktwolken des terrestrischen Scanners registriert, also zueinander ausgerichtet, und in Design X zu einem Dreiecksnetz verarbeitet. Daran haben wir die Handscans ausgerichtet. So liegen alle Daten in einem gemeinsamen Koordinatensystem.

Direkt ins CAD geladen würden diese Datenmengen jedes System überlasten. Deshalb haben wir sie adaptiv vernetzt und in technisch sinnvolle Bereiche zerlegt. Der Konstrukteur blendet nur ein, was er gerade braucht. Einzelne Bereiche, zum Beispiel ein Rack, haben wir direkt in Design X per Reverse Engineering als CAD-Geometrie erstellt. Die Baugruppe ist so angelegt, dass jederzeit höher aufgelöste Scans oder weitere Komponenten ergänzt werden können.

Der Handscanner löst bis 0,1 mm auf. Der Handhebel im Bild unten ist mit 0,75 mm aufgelöst. Das reicht für die meisten Reverse-Engineering-Aufgaben, selbst Kabel in Schaltschränken lassen sich so abbilden.

Das Ergebnis

Die MOB integriert die neuen Systeme selbst, auf Basis unserer Scandaten und CAD-Geometrie. Der Nutzen:

• Eine aufwändige Maßaufnahme entfällt.
• Kollisionen mit vorhandenen Komponenten fallen schon in der Konstruktion auf.
• Weil der Bauraum präzise erfasst ist, kann deutlich dichter konstruiert werden.
• Abstimmungen mit Produktion und Kunde gehen schneller, weil jeder sieht, wo sich die Konstruktion im Raum befindet.
• Die Daten lassen sich in weiteren Projekten wiederverwenden.

Gut zu wissen

Besser geht immer: farbige Scans (sinnvoll bei farbcodierten Kabeln), länger und von allen Seiten scannen oder Boden und Decke demontieren, um den Zwischenraum zu erfassen. Nach dem Pareto-Prinzip kosten die letzten 20 % aber so viel wie die ersten 80 %. Wir stimmen den Umfang deshalb vorab mit Ihnen ab.

Dieselbe Kombination aus Messsystemen setzen wir auch ein beim Umbau von Flugzeugkabinen, bei Bahn und Straßenbahn, beim Austausch großer Anlagen in der Prozessindustrie, beim Umbau von Baufahrzeugen zu Zweiwegefahrzeugen und beim Einmessen großer Roboteranlagen.