Digitale 2D- und 3D-Messgeräte

Speziell für Angebote oder Rechnungen genügen häufig 2D-Laserdistanzesser mit entsprechenden Aufmaß-Apps. Sie dienen der digitalen Erfassung von Abmessungen, Flächen und Volumina, um transparente Angebote oder prüffähige Rechnungen mit nachvollziehbarem Rechenansatz erstellen zu können. Dabei werden mithilfe einer Formelsammlung und eines Aufmaßassistenten Flächen und Abzugsflächen alphanumerisch oder skizzenorientiert erfasst und daraus Raumaufmaße, Spaltenaufmaße oder freie Aufmaße generiert. Die gemessenen Werte lassen sich LV-Positionen zuordnen, was die Angebotserstellung oder Soll/Ist-Vergleiche vereinfacht. Die Aufmaßlösungen bestehen aus einem zum System gehörenden oder separat erhältlichen Laserdistanzmesser mit drahtloser Bluetooth-Datenübergabe an die Aufmaßsoftware, die auf einem Mobilrechner installiert ist. Digitale Messdaten können importiert oder Messwerte manuell eingegeben werden, was allerdings zu Übertragungsfehlern führen kann und den Rationalisierungseffekt schmälert. Schritt-für-Schritt-Abfragen und automatische Kontrollen der Aufmaß-Software sorgen dafür, dass die Messungen plausibel und vollständig sind, auch wenn man zwischendurch abgelenkt wird.

Grafische Aufmaße dienen der Planerstellung, Fertigung und Montage. Dafür werden teilweise auch 2D-Erfassungssysteme eingesetzt, die jedoch bei krummen und schiefen oder frei geformten Räumen sowie beim dreidimensionalen Aufmaß an ihre Grenzen stoßen. Für diese Aufgaben sind tachymetrische Messgeräte oder 3D-Laserscanner besser geeignet. Tachymetrische Messgeräte basieren auf einem Tachymeter (Kombination aus Winkel- und Distanzmessgerät) oder speziellen Aufmaßgeräten, die wichtige Messpunkte eines Objekts über den Horizontal- und Vertikalwinkel sowie die gemessene Distanz in Form von Raumkoordinaten erfassen. Das aus einem Stativ und einem darauf montierten, dreh- und schwenkbaren Messgerät bestehende System wird im Raum aufgestellt und eingeschaltet, woraufhin es sich selbstständig orientiert und nivelliert. Anschließend können die Messpunkte durch Drehen und Schwenken des Messgerätes von Hand oder halbautomatisch per ferngesteuerten Schrittmotor anvisiert werden. Die Aufmaßskizzen werden parallel in das zum System gehörende Aufmaßprogramm übertragen, sodass man direkt vor Ort sieht, ob alles vollständig erfasst wurde. Die dreidimensionale Aufmaßskizze kann man per DXF-Schnittstelle in beliebige CAD-Programme einlesen und direkt für die Konstruktion verwenden. Einige Systeme erlauben zusätzlich eine automatische Messdatenerfassung entlang einer zuvor definierten Linie oder innerhalb einer Fläche, wodurch man beispielsweise Oberflächenunebenheiten erfassen kann. Eine weitere Funktion ermöglicht die Projektion geometrischer Punkte aus einer CAD-Datei in den realen Raum. Damit können beispielsweise Ausschnitte oder Bohrbilder exakt auf Wände, Decken oder Böden markiert werden.

Je komplexer die Geometrie, je stärker gegliedert das zu messende Objekt ist, desto aufwendiger ist eine Einzelpunkt-Erfassung und desto effizienter ist das 3D-Laserscanning, das sich insbesondere für detailreiche Strukturen wie Stahl- und Holzkonstruktionen oder die Haustechnik eignet. Dabei erfasst ein vertikal rotierender Laserscanner, der sich auch horizontal um die eigene Achse dreht, die Umgebung automatisch. Während einer 360-Grad-Umdrehung werden alle vom Gerätestandpunkt aus sichtbaren Objekte über ihre räumlichen Koordinatenwerte geometrisch erfasst und gespeichert. Im Gegensatz zu tachymetrischen Systemen werden nicht einzelne, markante Objektpunkte gemessen, sondern die gesamte Umgebung rasterförmig abgetastet und dreidimensional als eine mehrere Millionen 3D-Messpunkte umfassende Punktwolke erfasst. Eine integrierte Digitalkamera liefert zusätzlich Bildinformationen, aus denen 360-Grad-Fotopanoramen generiert werden. Komplexe Objektgeometrien mit vielen Vor- und Rücksprüngen erzeugen "Mess-Schatten", was eine mehrfache Aufstellung an unterschiedlichen Standpunkten erforderlich macht. Der gesamte Messvorgang läuft in wenigen Minuten ab, sodass etwa der Baustellenbetrieb kaum beeinträchtigt wird. Allerdings relativiert sich dieser Zeitvorteil bei der anschließenden Auswertung der Punktwolken, die etwas aufwendiger ist. Dabei werden die Messdaten im Büro in eine spezielle Software eingelesen, die einzelnen Punktwolken über Referenzpunkte passgenau zu einem Gesamt-Scan zusammengefügt, ausgerichtet, ausgeschnitten, gefiltert und anschließend im CAD-Programm manuell oder halbautomatisch in CAD-Elemente oder BIM-Bauteile umgewandelt. Für eine Schnellauswertung lassen sich auch Schnitte oder Schnittansichten generieren, indem durch die Punktwolke eine Schnittebene gelegt wird. Einige CAD-Programme verfügen über Punktwolken-Bearbeitungsfunktionen, was den Workflow vereinfacht.

Entscheidend für die Wahl des passenden Aufmaßsystems ist die Frage, welche Objekte vorwiegend aufgemessen werden. Sind es Treppenstufen oder komplette Treppen, einzelne Räume oder komplette Gebäude? Werden einfache Aufmaße von Standardräumen oder von schiefwinkligen Räumen, Fachwerk- oder Dachkonstruktionen benötigt? Während kleine, überschaubare, polygonale Objekte sehr effizient mit tachymetrischen Messgeräten erfasst werden können, eignen sich für verformungsgerechte Aufmaße, für runde, frei geformte oder stark strukturierte Objekte 3D-Laserscanner besser. Da das gesamte Umfeld sowohl maßlich als auch fotografisch erfasst wird, kann man später alle Maße abgreifen – auch jene, an die man zum Aufmaßzeitpunkt nicht gedacht hat. Auch die Distanz zu den Messobjekten spielt eine Rolle – zum einen wegen der Messgenauigkeit, die sich aus der Distanz- und Winkelgenauigkeit zusammensetzt und bei allen Systemen mit der Entfernung abnimmt. Zum anderen wegen des Anvisierens von Messpunkten, das mit zunehmender Distanz und Umgebungshelligkeit bei tachymetrischen Systemen schwieriger wird. Deshalb verfügen einige tachymetrische Messgeräte neben einer Schrittmotor-Steuerung auch über eine integrierte Digitalzoomkamera mit Fadenkreuz, die Messungen auch bei hellem Tageslicht sowie Dokumentationsfotos ermöglicht. Grundsätzlich sind aber für Außenaufmaße – etwa von Fassaden oder Geländeprofilen – 3D-Laserscanner besser geeignet. Für kurze Distanzen und kleinere Objekte eignen sich übrigens auch drahtgebundene tachymetrische Systeme, die 3D-Messdaten nicht per Laserstrahl, sondern manuell über einen mit dem Messgerät verbundenen Mess-Stift bis zu einer maximalen Reichweite von 20 Metern präzis erfassen können. Hybride Aufmaßsysteme wie HottScan kombinieren mehrere Messverfahren wie etwa das Fotoaufmaß mit der Tachymetrie und dem 3D-Laserscanning. Anhand der Mess- und Fotodaten kann man am PC Türen, Fenster oder Räume aufmessen und dreidimensional modellieren. Eine alternative Aufmaßmöglichkeit bieten Stereokameras wie etwa die Leica BLK3D – sie ermöglichen Messungen im Foto quasi in Echtzeit. Die Genauigkeit der Ergebnisse hängt bei allen fotobasierenden Systemen, neben der Genauigkeit der Messpunkterfassung, auch von der Fotoqualität ab.

Bei der Auswahl eines konkreten Gerätes sollte man neben der Eignung für das gewünschte Einsatzspektrum auch auf den Messbereich und die Distanzgenauigkeit achten. Für Innenbereiche genügen Messbereiche von 0,1 bis 50 bzw. 80 Meter, im Außenbereich bis 800 oder 1.000 Meter. Bei 2D-Laserdistanzmessern sind Distanzen ab etwa 30 Metern nur mit Zielsucher und Stativ präzis messbar. Bei 3D-Messsystemen sind zusätzlich die Winkelgenauigkeit und das vertikale, geräteabhängige Sichtfeld wichtig, das insbesondere beispielsweise beim Aufmaß in engen räumlichen Verhältnissen möglichst 360 Grad betragen sollte. Wichtig sind auch die maximale Messrate bei tachmetrischen Systemen respektive die mittlere Scandauer bei 3D-Laserscannern. Während nur tachymetrische Systeme eine Projektion von CAD-Daten ermöglichen, erstellen nur 3D-Laserscanner parallel zum Aufmaß auch 360-Grad-Fotopanoramen, die ein Heranzoomen von Detailpunkten ermöglichen. Das Gerät sollte sich nach dem Aufstellen und Einschalten möglichst automatisch im Raum orientieren, kalibrieren und nivellieren. Ein Schocksensor sollte warnen, wenn das Gerät versehentlich angestoßen wurde, da dies zu Messfehlern führt. Mit optionalen Sprach- und Textnotizen lassen sich Zusatzinformationen festhalten. Beim tachymetrischen Aufmaß sollte man darauf achten, dass die Software neben Linien, Polylinien, Kreisen und Kreisbögen auch Symbole für Architektur, Sanitär und Elektro etc. enthält. Das Gehäuse sollte mindestens nach Schutzklasse IP 54 staub- und spritzwassergeschützt, besser staubdicht und strahlwassergeschützt gemäß IP 65 oder noch robuster sein. Geringe Abmessungen und ein geringes Gewicht lernt man schnell zu schätzen, wenn man das Gerät samt Stativ aufgrund vieler Mess-Schatten häufig umsetzen muss. Bei Außenaufmaßen sollte man auf die Helligkeit des Displays achten. Da viele Geräte Stromfresser sind, sollte man auch die Akkulaufzeit beachten. Beim Kaufpreis ist wichtig, welche Hard- und Software, welche Funktionen sowie welche Zusatzausstattung enthalten sind und wie hoch die regelmäßigen Wartungs- und Kalibrierungsgebühren sind.

Ganz gleich, welches System man einsetzt: Aufmaße gibt es nicht auf Knopfdruck. Bei der 2D- oder tachymetrischen Messung muss jeder Messpunkt einzeln anvisiert und erfasst werden. Der Messwert sollte kabellos an eine App oder Aufmaßsoftware übertragen und sofort alphanumerisch respektive grafisch angezeigt werden. So hat man stets einen aktuellen Überblick über den Stand der Messungen und gegebenenfalls noch fehlende Messwerte. Wichtig ist auch, dass der Datenfluss stimmt und die Aufmaßdaten anschließend von Angebots-, Kalkulations-, Abrechungs- oder CAD- oder BIM-Programmen nahtlos und verlustfrei übernommen werden. Auch die Amortisation ist wichtig, denn die Kosten für tachymetrische 3D-Systeme liegen etwa zwischen 6.500 und 17.000 Euro sowie zwischen 16.000 und 60.000 Euro und mehr für 3D-Laserscanner – je nach Messgenauigkeit und Messbereich. Hinzu kommen gelegentliche Kalibrierungs- und Wartungskosten (zwischen 300 und 5.000 Euro, je nach Anbieter*in und Leistung). Nicht zuletzt muss das entsprechende Mitarbeiter*innen-Know-how vorgehalten werden. Wer zum Beispiel nur ab und zu 3D-Aufmaße braucht, sollte sich deshalb genau überlegen, ob sich Investitions- und Betriebskosten lohnen oder ob eine Dienstleistung nicht sinnvoller ist, denn nur bei einer mehrmaligen monatlichen Nutzung amortisiert sich die Investition in der Regel. Bei geringerer Auslastung ist ein*e Aufmaß-Dienstleister*in die bessere Wahl. Dabei sollte man aber darauf achten, dass nicht nur das Aufmaßsystem bedient wird, sondern auch Wissen, Erfahrung und die Werkzeuge vorhanden sind, um Kund*innen das Gewünschte liefern zu können: 2D-Messbilder, fertige Grundrisse, Ansichten und Schnitte, ein 3D CAD- oder BIM-Modell. Das setzt nicht nur Mess-Know-how, sondern auch bauspezifisches Fachwissen voraus. (dd)