Spherefix Sphere360 draagbare LiDAR-scanner met RTK SLAM

Mobiele 3D-inwinning met de SphereFix Sphere360

De SphereFix Sphere360 is een draagbare LiDAR-scanner voor professionals die gebouwen, terreinen, infrastructuur en industriële omgevingen snel als driedimensionale puntenwolk willen vastleggen. In plaats van de scanner op meerdere statiefposities op te stellen, loopt de gebruiker door het meetgebied terwijl het systeem continu afstanden, bewegingen en positiegegevens registreert.

Deze mobiele werkwijze is geschikt voor situaties waarin een compleet ruimtelijk overzicht nodig is. Denk aan bestaande gebouwen, technische ruimtes, tunnels, parkeergarages, bouwplaatsen, fabriekshallen, bospercelen en buitenlocaties met veel objecten. De scanner combineert LiDAR, GNSS, INS en beeldregistratie in een systeem van ongeveer 1 kg, waardoor hij eenvoudig tussen verdiepingen, ruimtes en projectlocaties kan worden meegenomen.

SLAM-scanning binnen en zonder GNSS-bereik

Binnen gebouwen, onder constructies en in ondergrondse ruimtes is satellietpositionering vaak niet beschikbaar. De Sphere360 gebruikt SLAM om de eigen beweging te bepalen aan de hand van de geometrie die tijdens het lopen wordt waargenomen. Tegelijkertijd wordt een doorlopende 3D-puntenwolk opgebouwd.

Hierdoor kunnen onder meer gangen, trappenhuizen, kelders, magazijnen, technische installaties en tunnels worden gescand zonder dat op iedere positie een statische opstelling nodig is. Voor een stabiele SLAM-berekening is het belangrijk om gelijkmatig te lopen, voldoende overlap te creëren en waar mogelijk terug te keren naar eerder gescande delen. Vooral in lange gangen of ruimtes met sterk herhalende geometrie helpt een zorgvuldig scantraject om afwijkingen te beperken.

RTK-SLAM voor direct gegeorefereerde buitenscans

Bij buitenwerk kan RTK-SLAM de LiDAR- en inertiële gegevens combineren met realtime gecorrigeerde GNSS-posities. Hiermee wordt de puntenwolk direct gekoppeld aan een geografisch coördinatenstelsel. Dat is praktisch voor terreinopnamen, wegen, gebouwen, nutsinfrastructuur en andere projecten waarbij de scan moet aansluiten op bestaande meetgegevens of ontwerpbestanden.

De geïntegreerde positioneringsmodule ondersteunt GPS, GLONASS, Galileo en BeiDou. Voor realtime georeferentie is een passende RTK-correctiebron nodig, bijvoorbeeld via een correctienetwerk of een eigen basisstation. De uiteindelijke nauwkeurigheid is afhankelijk van satellietzicht, correctiekwaliteit, geometrie van de omgeving, scantraject en verwerking.

PPK-SLAM voor correctie na het veldwerk

PPK-SLAM maakt het mogelijk om de GNSS-trajectgegevens na de opname verder te verwerken. Deze methode is nuttig wanneer mobiele datadekking onbetrouwbaar is of wanneer realtime correcties tijdens het scannen niet continu beschikbaar zijn. De meetgegevens van de scanner en een geschikte referentiebron worden achteraf gecombineerd om het traject en de georeferentie te verbeteren.

Voor projecten in afgelegen gebieden geeft dit meer vrijheid tijdens het verzamelen van data. De vereiste referentiegegevens, instellingen en verwerkingsstappen moeten wel vooraf worden afgestemd op de gebruikte software en het gewenste coördinatenstelsel.

Livox Mid-360 voor brede ruimtelijke dekking

De Sphere360 is opgebouwd rond een Livox Mid-360 LiDAR-sensor. Deze registreert maximaal 200.000 punten per seconde en heeft een horizontaal gezichtsveld van 360° met een verticale dekking van ongeveer 59°. Het opgegeven meetbereik bedraagt 40 meter op een oppervlak met 10% reflectiviteit.

Door de brede dekking worden tijdens één rondgang niet alleen objecten voor de gebruiker vastgelegd, maar ook wanden, vloeren, plafonds en constructiedelen rondom de looproute. Het niet-herhalende scanpatroon vult de oppervlakken geleidelijk met meetpunten terwijl de gebruiker zich verplaatst. Dit helpt bij het opbouwen van een dichte puntenwolk zonder dat ieder detail afzonderlijk hoeft te worden gericht.

Relatieve en absolute nauwkeurigheid

Onder geschikte omstandigheden is het systeem gespecificeerd voor een relatieve nauwkeurigheid tot 3 cm en een absolute nauwkeurigheid tot 5 cm. Relatieve nauwkeurigheid beschrijft hoe goed objecten en afstanden binnen de puntenwolk onderling aansluiten. Absolute nauwkeurigheid geeft aan hoe goed de volledige scan in het gebruikte coördinatenstelsel is geplaatst.

Deze waarden maken de scanner geschikt voor veel opnamen, inventarisaties, volumebepalingen, ontwerpvoorbereiding en documentatiewerkzaamheden. Voor maatvoering met zeer kleine toleranties of formele controlemetingen kan aanvullende verificatie met een total station, statische scanner of RTK GNSS-ontvanger nodig blijven.

Ingekleurde puntenwolken met dubbele fisheye-camera

Twee gesynchroniseerde 20 MP fisheye-camera’s leggen beeldinformatie vast naast de geometrische LiDAR-metingen. Tijdens de verwerking kan deze informatie aan de puntenwolk worden gekoppeld, zodat oppervlakken en objecten in hun herkenbare kleur worden weergegeven.

Een ingekleurde puntenwolk is gemakkelijker te interpreteren dan een dataset die uitsluitend uit geometrie of intensiteitswaarden bestaat. Leidingen, materialen, markeringen, gevelonderdelen en afwerkingen zijn visueel beter van elkaar te onderscheiden. Dit ondersteunt rapportage, BIM-modellering, inspectie, ontwerpbesprekingen en communicatie met opdrachtgevers.

Realtime controle tijdens het scannen

Via een mobiele verbinding kan de gebruiker tijdens het verzamelen een voorbeeld van de puntenwolk en het gevolgde traject bekijken. Hierdoor is direct zichtbaar welke delen al zijn opgenomen en waar mogelijk nog onvoldoende dekking aanwezig is. Gemiste hoeken of ruimtes kunnen daardoor worden aangevuld voordat het team de projectlocatie verlaat.

De bediening via een mobiel apparaat maakt het bovendien mogelijk om projecten te starten en te stoppen zonder een losse zware veldcontroller. De scanner beschikt over interne opslag en ondersteuning voor een MicroSD-kaart. Projectdata kan daarna voor verdere verwerking worden overgezet.

PointFlow-verwerking van velddata naar bruikbare puntenwolk

De Sphere360 gebruikt een PointFlow-workflow voor het voorbereiden en verwerken van de verzamelde data. Afhankelijk van de gekozen configuratie kunnen functies beschikbaar zijn voor trajectoptimalisatie, ruisonderdrukking, kleurregistratie, helderheidsaanpassing, het verwijderen van bewegende objecten en het gelijkmatig herbemonsteren van punten.

Na verwerking kunnen gegevens worden gebruikt in compatibele CAD-, GIS-, BIM- en puntenwolksoftware. Beschikbare exportformaten kunnen onder meer LAS en TXT omvatten. Voor aanschaf is het verstandig om te controleren of de gewenste bestandsformaten, coördinatenstelsels en verwerkingsfuncties aansluiten op de bestaande software binnen het bedrijf.

Bouwplaatsregistratie en voortgangsdocumentatie

Bouwbedrijven kunnen de Sphere360 inzetten om een bestaande situatie vast te leggen voordat werkzaamheden beginnen of onderdelen worden afgedekt. Tijdens de uitvoering kan regelmatig een nieuwe scan worden gemaakt om voortgang, maatvoering en bereikbaarheid te documenteren.

De puntenwolk kan worden gebruikt voor plattegronden, doorsneden, volumeberekeningen, clashcontrole en vergelijking met ontwerpmodellen. Bij renovaties helpt een volledige ruimtescan om wanden, vloeren, plafonds en installaties in samenhang vast te leggen. Dit beperkt de afhankelijkheid van losse handmetingen en foto’s zonder ruimtelijke referentie.

Landmeten en terreinopnamen

Landmeters kunnen met de Sphere360 grote aantallen ruimtelijke punten verzamelen in de tijd die normaal nodig is voor een beperkter aantal losse meetpunten. Dit is bruikbaar voor terreinmodellen, gevelregistratie, globale as-builtopnamen, volumebepaling en het inmeten van complexe objecten.

Voor een betrouwbaar resultaat blijft een goede meetstrategie nodig. Controlepunten, sluitende scanroutes en verificatiemetingen helpen om de kwaliteit van de puntenwolk te beoordelen. Bij gegeorefereerd buitenwerk moet bovendien rekening worden gehouden met satellietafscherming en de kwaliteit van de RTK- of PPK-oplossing.

GIS en inventarisatie van bedrijfsmiddelen

GIS-teams kunnen complete straten, installaties, terreinen en objectgroepen in drie dimensies vastleggen. Dit is geschikt voor de inventarisatie van straatmeubilair, leidingomgevingen, groenvoorzieningen, technische installaties en industriële assets. Uit de puntenwolk kunnen later posities, hoogtes, afstanden en objectafmetingen worden afgeleid.

In vergelijking met uitsluitend puntgewijze GNSS-inwinning biedt een 3D-scan meer context rond ieder object. Daardoor kan dezelfde dataset later opnieuw worden bekeken wanneer aanvullende informatie nodig blijkt te zijn.

BIM en digitale tweelingen

Architecten, ingenieurs en BIM-specialisten kunnen de Sphere360 gebruiken voor scan-to-BIM-werkzaamheden en digitale tweelingen. De puntenwolk vormt een ruimtelijke basis voor het modelleren van bestaande gebouwen, installaties en constructies.

Dit is vooral bruikbaar bij renovaties en uitbreidingen waarbij tekeningen ontbreken of niet meer overeenkomen met de actuele situatie. De scanner legt zichtbare geometrie vast; verborgen constructiedelen en niet-zichtbare leidingen moeten met andere bronnen of meetmethoden worden aangevuld.

Inspectie van infrastructuur en industriële locaties

Inspecteurs kunnen tunnels, parkeergarages, fabriekshallen, gevels, constructies en technische ruimtes documenteren. Een volledige 3D-opname geeft meer ruimtelijke context dan afzonderlijke foto’s en maakt het mogelijk om afstanden en vervormingen achteraf in de puntenwolk te bekijken.

Ook hoogspanningsomgevingen, leidingtracés en moeilijk bereikbare constructies kunnen vanaf veilige looproutes worden vastgelegd, zolang het object binnen het effectieve LiDAR-bereik en gezichtsveld ligt. Voor formele conditiemetingen moeten de gebruikte meetmethode en nauwkeurigheid passen bij de inspectienorm van het project.

Aanvulling op drone-inwinning

Dronepiloten en mappingteams kunnen de Sphere360 gebruiken als aanvulling op luchtfotogrammetrie of drone-LiDAR. Een drone legt daken, terreinen en bovenaanzichten efficiënt vast, terwijl de draagbare scanner gevels, onderdoorgangen, overdekte delen en details op grondniveau kan registreren.

Door beide datasets in hetzelfde coördinatenstelsel te verwerken ontstaat een completer beeld van de locatie. Hiervoor zijn voldoende overlap, controlepunten en een passende softwareworkflow nodig.

Compact systeem voor veldgebruik

De Sphere360 meet ongeveer 16,5 bij 12,0 bij 32,4 cm en weegt circa 1 kg. De geïntegreerde constructie combineert scanner, besturing, opslag en verwisselbare handgreepbatterij in één draagbaar systeem. Het opgegeven energieverbruik blijft onder 25 W en het bedrijfstemperatuurbereik loopt van -20 tot 55 °C.

Door de compacte uitvoering kan de scanner gemakkelijk worden meegenomen door smalle gangen, over trappen en tussen installaties. De batterij kan bij langere projecten worden gewisseld, zodat na een korte onderbreking verder kan worden gescand.

Configuratie en ondersteuning

Een complete workflow bestaat niet alleen uit de scanner. Afhankelijk van de toepassing kunnen ook een smartphone of tablet, RTK-correctiedienst, basisstation, verwerkingssoftware, extra batterijen, controlepunten en geschikte CAD-, GIS- of BIM-software nodig zijn.

Global GPS Systems kan helpen bepalen welke configuratie aansluit op bouwregistratie, landmeten, GIS-inwinning, infrastructuurinspectie, volumeberekening of digitale-twinprojecten. Daarbij kan vooraf worden gecontroleerd welke correctiemethode, exportformaten en softwarestappen nodig zijn om de verzamelde puntenwolken binnen de bestaande workflow te gebruiken.