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IBKS 联合 NavVis 和 PointFuse 通过高楼项目推进点云扫描(scan-to-BIM)技术的发展

案例分析
2022年9月

该公司在一家规模庞大且复杂的医疗机构中测试了 NavVis 和 PointFuse 的创新性工作流程,并获得了超出预期的成功。

关键点

  • IBKS (Integrated Building Knowledge Solutions) 依靠两个强大且进入壁垒低的工具 NavVis VLX 和 PointFuse Pro,建立了快速且准确的点云扫描(scan-to-BIM)工作流程。
  • 有了这两项工具,该团队能够快速交付医疗领域复杂的点云扫描项目
  • 最近,IBKS 在洛杉矶承接了一个扫描45万平方英尺、双塔楼的医疗设施的项目
  • 通过使用 NavVis VLX,一座11层的塔楼只花费了10天就完成了扫描
  • 通过使用 PointFuse Pro,每层楼只需12个小时就能获取 Autodesk Revit 所需的数据

IBKS-VLX

 

艰巨的任务

IBKS 是一家数字解决方案和管理咨询公司,在医疗保健领域提供建筑环境相关的服务。 

2022年,IBKS 接到了一个点云扫描项目:扫描一家位于洛杉矶比佛利山庄和西好莱坞交界处的大型医疗综合体。该场地占地面积超过37.5万平方英尺——包含多个医疗套房和两座11层的塔楼。算上外部区域,总面积超过45万平方英尺。 

这是 IBKS 迄今为止接到的规模最大的点云扫描项目。这也是对该公司创新性的点云扫描工作流程的巨大考验。这一创新性工作流程是公司最近基于 NavVis VLX 移动扫描仪和 PointFuse Pro 软件建立的。  

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开拓创新

据 IBKS 的创始人 Mo Haidar 描述,该公司最近才将现实捕捉加入其服务组合。IBKS 内部的点云扫描(scan-to-BIM)经验大部分都来自于五年前甚至更早的工作,因此项目的主要参与者几乎都是新手。 

而结果证明,这其实是一个优势而并非劣势。正因为没有对“最佳”工具的先入之见,IBKS 才能建立出一个创新性的工作流程。 

如 Haidar 所解释的,IBKS “对市场上所有可能有用的设备都进行了了解,并很快意识到我们的案例需要一个移动扫描设备。然后基本上就确定要使用 NavVis 现实捕捉解决方案,即 NavVis VLX 和 NavVis IVION 了。这一决定毫无悬念,因为使用它们不存在任何进入壁垒,操作起来也不复杂。”

IBKS 的数字孪生解决方案负责人 Spivey Lipsey 补充说,移动扫描解决方案不仅对新手很友好,而且还符合该项目公司对医疗工作的严格技术要求。

“我们当时想找一个扫描精度较高,但又适合大面积扫描的工具。NavVis 扫描仪正好拥有精度和速度的绝佳组合。”

Spivey-Lipsey

 

- Spivey Lipsey,数字孪生解决方案负责人,IBKS

 

 

为了补充 NavVis 的解决方案,IBKS 找寻了在后阶段需要使用的、同样进入壁垒低,且速度和数据质量都符合要求的点云扫描工具。他们找到了 PointFuse Pro。该软件可以自动对不同表面进行分类,生成网格状的点云以减少文件大小,并且能够迅速生成 LOD 200 模型。而且它非常容易操作。 

Lipsey 说,最重要的一点是,IBKS 确认了这些工具可以结合在一起形成一个完整的工作流程。  

“一开始探索这一领域的人,在尝试为他们的解决方案选购软件和硬件时,很快就会发现这个领域充满着错综复杂的软件版本和兼容性问题。而许多软件的解决方案并不尽人意。”

他补充说:“对我来说,一个很大的卖点是 NavVis 和 PointFuse 之前已经有过合作。这让我们对这两项工具的组合有了一定的信心。” 

有了合适的工具,IBKS 接下来便与 NavVis 和 PointFuse 的技术团队合作,在一些大型点云扫描项目中磨合了工作流程。该公司利用这些项目的工作,开发了保持数据一致、无漂移误差地捕捉走廊、整理数据且自动识别元素等方面的最佳实践。

 

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大考核

接下来,IBKS 便接到了扫描一座洛杉矶双塔楼的点云扫描项目,也是对他们的工作流程最具挑战性的一次考核。  

这个45万平方英尺的项目存在着诸多挑战。IBKS 需要捕捉足够精确的数据以创建符合客户规格的 BIM 模型。并且,由于该地点是一个活跃的医疗设施,扫描工作需要在工作人员下班后快速完成,以减少对他们的干扰。 

如前所述,该项目扫描区域横跨多层医疗套间,共22层。而且还存在另一个更为复杂的问题:最终客户并没有扫描建筑物的所属权,因此 IBKS 只能扫描他们客户所租赁的区域。  

这表示扫描将分散进行——Haidar 将这种工作方式称为“Swiss cheese”(瑞士奶酪,一种多孔的奶酪)。该团队不确定他们的软件是否能在加工链中对准并保持一致。  

我们担心的是可能需要在 NavVis IVION 和 PointFuse Pro 之间进行多次的对准,我们最不愿意的就是重复同样的任务。”

Mo-Haidar

 

- Mo Haidar,IBKS 创始人

 

 

NavVis VLX 和 NavVis IVION 

Lipsey 说,该团队在不使用控制点的情况下执行了大量的小范围扫描,加快了移动扫描的工作流程。这使他们能够非常迅速地进出每个地点,同时减少漂移误差,保持高精确度。  

为了解决因分散扫描而可能产生的所有对准问题,IBKS 将扫描结果以“树形图”的形式连接了起来。  

“每座塔楼中都有两个与大楼同样高的楼梯间”,Lipsey 说,“因此,我们单独扫描了这些楼梯间。还扫描了每个楼层的走廊,以及洗手间和部分楼梯间,然后逐一扫描了套间。” 

在处理数据的时候,团队通过 NavVis IVION 进行了初步的对准工作。“我们能够把走廊和楼梯间像组合树干上的枝叶一样连接起来”,Lipsey 说,“然后再把套房归位到走廊就行了。” 

接下来,该团队使用 IVION 的裁剪和下载工具,单独导出了每个楼层的扫描。

2022-08-23 - Side Elevation - IVION Alignment - Copy

 

1- PFP CLASSIFIED MESH MODEL FULL BLDG (MOTE) - Copy

 

数据处理:PointFuse Pro 和 Autodesk Revit 

接下来,他们将数据上传到 PointFuse Pro,实现了无缝对接。“我们把每个楼层、所有的组合数据集都上传到了 PointFuse Pro 中。它的数据对准方式与我们在 NavVis IVION 中的对准方式完全一样,无需进一步对准。” 

IBKS 的 BIM 顾问 Eliane Bouery 说,下一步是开始处理数据。她用 PointFuse Pro 自动生成了网格状的点云,并对墙壁和地板等大面积平面进行了分类。  

她说:“我们紧接着做了不同元素的分类。”在每个房间内导航,验证或识别了门、墙、家具、窗户以及其他的重要元素。同时,她也将 NavVis IVION 中的原始点云打开作为参考。 

“分类完之后,我们使用 BIM 空间管理模块自动生成了一个3D模型。然后我就调整了一下每个窗户和门的位置。我同时也在 NavVis IVION 中工作,浏览每个房间,并进行流式测量以验证定位。” 

完成每层楼的对准后,她从 PointFuse Pro 中导出了 IFC 格式的文件,非常便利地上传到了 Revit 中进行最后的数据清理和建模,同样不需要进行再次对准。这样,BIM 模型很快就按照客户要求的规格完成了。 

从 NavVis 到 PointFuse 再到 Autodesk Revit 的工作流程

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巨大成功和对未来的展望

IBKS 说,NavVis 和 PointFuse 工作流程的成果超出了预期。它让这项最初令人生畏的任务变得十分轻松和顺利。  

这一工作流程的好处首先是,移动扫描的速度很快。团队只用了10天时间就完成了每个塔楼的扫描,无需返回重新扫描让他们非常欣慰。  

移动扫描工作流程的快速也有助于减少对现场医务人员的工作干扰。Haidar 指出:“即使我们是在下班后扫描,有些医生和护士也还是会在办公室里。但他们只需要在外面待三分钟,我们就能完成扫描。这对他们来说就是喝一杯咖啡的时间。几乎所有人都惊讶于我们使用他们空间的速度。” 

而这种速度也并不影响数据的精度或质量。“事实上,我们在长走廊等空间中使用移动扫描获得了非常高的精确度”,Lipsey 说,“除了一些非常细微的伪影之外,其他扫描出来的物体和环境都非常的干净。我觉得 NavVis VLX 可以适用的扫描范围比我们预期中大得多。” 

至于该软件的工作流程,Lipsey 认为它绝对可以应对大型医疗设施的点云扫描工作所带来的挑战。  

NavVis IVION 将每层楼(大约16,000平方英尺)的初始处理时间减少到4小时。而 PointFuse Pro 将每层楼 “生成 Revit 模型的扫描”时间减少到仅12个小时。它还将点云文件大小缩减了66%以上,从而节省了大量的存储空间,也大大加快了传输速度。 

IBKS 的创新工作流程毫无疑问也能管理复杂的对准工作。“我觉得这一工作流程其实让我们想完成多少项目都没有问题”,Lipsey 说,“我们可以从 NavVis IVION 的对准开始,将数据精准地导入 PointFuse Pro,然后再导入 Revit,而且其中不需要做任何数据转换工作。” 

Haidar 最后总结说:“这两种产品的相互协同工作流程得到了很好的验证,我们已经见证了他们巨大的成功。” 

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