Как 3D-сканеры используют в архитектуре и реставрации

Основные задачи 3D-сканеров в архитектуре и реставрации

Создание точных 3D-моделей окружающего пространства, внутреннего убранства помещения или фасада. 3D-сканеры фиксируют даже малейшие детали. Это позволяет архитекторам и реставраторам работать с точной информацией, минимизируя ошибки при проектировании или восстановлении.

Документирование размеров, геометрии и деталей архитектурных объектов, что важно для восстановления утраченных частей или для создания проектной документации.

Оценка состояния конструкций. 3D-сканеры помогают выявлять дефекты, трещины, деформации зданий для точного планирования реставрационных работ.

Сохранение исторического наследия: создание цифровых архивов зданий и памятников с помощью 3D-сканирования. Кроме того, 3D-модели служат основой для создания точных реставрационных планов и воссоздания утраченных объектов, в том числе архитектурных элементов зданий.

Архитектурные сканеры без труда производят геометрические обмеры, геодезическое обеспечение проектирования и монтажа фасадных конструкций, контроль деформаций при приложении нагрузки к конструкции, трехмерное моделирование зданий, улиц и кварталов, составление подробных планов. Сканеры справляются с восстановлением проектной документации, созданием рабочих чертежей и картографированием дорог.

Преимущества 3D-сканеров

Точность и детальность данных. Так, например, ручной 3D-сканер FARO Freestyle 2 собирает данные с точностью до 0,5 мм. Это означает, что устройство может измерять и фиксировать данные с отклонением не более 0,5 мм от реальных размеров объекта. Точность до 0,5 мм является отличным показателем для крупных объектов и ландшафтов.

Скорость. Процесс создания точных чертежей или измерений вручную занимает немало времени. 3D-сканирование позволяет за считанные минуты собрать все необходимые данные для проектирования или реставрации.

Легкая интеграция с такими технологиями как дополненная реальность (AR), виртуальная реальность (VR) или BIM (Building Information Modeling), а также другими источниками данных, например фотографиями, данными GPS.

Удаленный доступ. Цифровые модели позволяют архитекторам и реставраторам взаимодействовать с объектами, не находясь непосредственно на месте. Это особенно полезно для команд, работающих в разных городах или странах. Все участники могут оперировать одними и теми же данными, что снижает риск недопонимания и ошибок.

Минимизация ущерба. 3D-сканирование, будучи бесконтактным методом захвата данных, абсолютно безвредно даже для хрупких и ценных объектов.

Виды сканеров

Фасадные

Фасадные лазерные сканеры предназначены для сканирования внешних стен, окон, дверей, участков открытого пространства и других крупных объектов. Как правило, такая съемка производится с нескольких точек на местности.

Фасадные 3D-сканеры оснащаются функциями, которые обеспечивают стабильную работу несмотря на капризы погоды и особенности освещения.

Сканирование фасадов требует высокой мобильности и возможности работы с высокими зданиями. Поэтому часто используются устройства с дальнодействующими лазерами, способные работать на расстояниях до нескольких сотен метров.

Многие модели имеют возможность вращаться или фиксироваться под определенными углами, что позволяет охватывать все стороны объекта без перемещения устройства.

Интерьерные

Интерьерные лазерные 3D-сканеры предназначены для оцифровки тесных замкнутых пространств: небольших помещений, инженерных каналов, пещер, тоннелей, пустот и т.д. Подобные сканеры уступают фасадным устройствам в дальности сканирования, но способны захватывать мельчайшие детали, например орнаменты, фрагменты штукатурки.

Лазерные сканеры могут работать в условиях низкой освещенности или даже при полном отсутствии света, что делает их идеальными для работы в темных или труднодоступных местах (например, в подвальных помещениях, на строительных объектах, в старинных зданиях или в местах, где доступ ограничен).

Интерьерные сканеры отлично подходят для создания точных моделей сложных архитектурных элементов, таких как арки, колонны, своды, декоративные элементы и другие детали, которые трудно измеримы с помощью традиционных инструментов. Некоторые устройства оснащены камерами для захвата текстур и цвета.

Ручные сканеры для реставрации

Такие сканеры — легкие, мобильные и удобные для работы на выезде, а также в труднодоступных местах, например, внутри исторических зданий. Благодаря высокой точности они способны способны фиксировать даже мельчайшие детали архитектурных объектов. Многие ручные сканеры успешно работают в условиях низкой освещенности.

Одна из популярных моделей — ручной 3D-сканер Shining EinScan HX. Устройство собирает данные с очень высокой скоростью — до 1,2 млн точек в секунду — и точностью до 0,04 мм. Кроме того, EinScan HX оснащен цветной камерой для захвата текстур.

Подробнее об использовании 3D-сканеров в реставрации >>

Сканирование мест ДТП

Архитектурные сканеры зарекомендовали себя и при оцифровке места ДТП. Данную работу хорошо иллюстрирует случай, произошедший в штате Луизиана, США. Сканер позволил полиции с точностью до 2 мм зафиксировать на месте крушения все необходимые параметры: взаимное расположение автомобилей с привязкой к местности, следы торможения, осыпи грязи и битого стекла, физические повреждения транспортных средств. Данная операция была проведена очень быстро, зафиксировав факты до того, как их спустя несколько минут смыло ураганом.

Сканирование старинной церкви

Команда реставраторов планировала укрепить здание в церкви XVIII века (Нидерланды), но в процессе работ обнаружила под полом старинные надгробные плиты. Специалистам требовалось сделать найденные сокровища доступными для широкой публики. Эта задача была решена путем оцифровки здания и скрытых в нем ценностей 3D-сканерами Artec Leo и Artec Ray II.

Беспроводной Artec Leo идеально подошел для сканирования плит. Благодаря встроенному сенсорному экрану и автоматической обработке данных внешний компьютер не требовался, что позволяло быстро и эффективно сканировать, перемещаясь от одного надгробия к другому.

Для оцифровки всего пола церкви команда использовала Artec Ray II — высокоточный лазерный 3D-сканер дальнего действия, позволяющий точно и быстро захватывать большие и массивные объекты или области с расстояния до 130 м.

Вся работа по сканированию внутри церкви заняла около 50 минут. Снаружи было сделано в общей сложности восемь сканов. Специалисты завершили работу всего за два часа, получив полный 360-градусный обзор окрестностей здания.

Сканирование театра Majestic в Шанхае

В 2021 году компания Scantech оцифровала старейший театр Шанхая, построенный в 1941 году. Общая структура здания была оцифрована с помощью устройства для крупномасштабного сканирования. Данные об изысканной резьбе, дизайне и внутренней отделке были получены с помощью лазерного Scantech KSCAN-Magic.

Благодаря пяти рабочим режимам, K SCAN -Magic может использоваться как для крупномасштабного сканирования, так и для захвата мелких деталей.

Театр был точно воспроизведен в 3D-модели размером 1:1 с точностью до 0,02 мм.

Сканирование собора

Требовалось провести реконструкцию исторического собора в Денвере (США). Под воздействием внешней среды была повреждена внешняя каменная кладка здания. Перед началом восстановительных работ требовались точные чертежи фрагментов, требующих обслуживания.

С помощью лазерного 3D-сканера Leica C10 внешний фасад был отсканирован за несколько часов, причем с земли - без необходимости подъема. Дальность Leica C10 превышает 270 м.

Благодаря 3D-лазерному сканированию удалось вписаться в минимальный бюджет, избежать расходов на аренду лифта и получить полные и точные данные.