Punktwolke

Eine Punktwolke (englisch Point Cloud) ist eine Menge sehr vieler 3D-Koordinaten (x, y, z), die die Oberfläche eines gescannten Körpers abbilden. Jeder Punkt entspricht einer Stelle auf der Objektoberfläche. Industrielle Scanner erfassen Millionen Punkte pro Minute, sodass die Daten eines einzigen Bauteils mehrere zehn Millionen Punkte umfassen können.

Die Punktwolke ist das primäre Ergebnis des 3D-Scannens. Im Rohzustand sieht sie aus wie eine „Wolke“ aus Punkten in der Gestalt des gescannten Objekts. Für die praktische Nutzung müssen die Daten aufbereitet werden: Rauschen herausfiltern, mehrere Scans in ein gemeinsames Koordinatensystem überführen (Registrierung), ein Polygonnetz erzeugen oder direkt CAD-Geometrie rekonstruieren.

Zu den Softwarewerkzeugen für Punktwolken gehören Geomagic, PolyWorks, CloudCompare (Open Source) oder Module direkt in CAD-Systemen (etwa ScanTo3D in SolidWorks). Sie ermöglichen Visualisierung, Bearbeitung und die Umwandlung in ein Polygonnetz oder in ein Flächen- oder Volumenmodell.

In der Qualitätskontrolle wird die Punktwolke mit dem nominalen CAD-Modell verglichen. Eine farbige Abweichungsdarstellung zeigt sofort, wo das reale Teil vom Entwurf abweicht. Dieser Soll-Ist-Vergleich wird bei der Erstmusterprüfung (First Article Inspection, FAI) ebenso genutzt wie bei der Kontrolle in der Serienfertigung.

Mit Punktwolken arbeiten Sie in jedem Scanprojekt. Direkt genutzt werden sie vor allem für den Vergleich des realen Teils mit dem CAD-Modell, für das Messen von Maßen und Abständen am gescannten Objekt und für die Dokumentation eines Zustands, etwa vor der Reparatur oder dem Umbau einer Maschine.

Bei großen Objekten wie Fertigungslinien, Hallen oder großen Anlagen dient die Punktwolke aus dem Laserscanner als Planungsgrundlage für die Integration neuer Anlagen, ohne dass das gesamte Objekt im CAD modelliert werden muss.

Eine Punktwolke enthält Rauschen, Reflexionen, fehlende Bereiche (Abschattungen, Bohrungen) und bei zusammengesetzten Scans auch Registrierfehler. Vor dem Messen oder Vergleichen müssen die Daten daher bereinigt werden, und es ist zu prüfen, wie genau die einzelnen Scans zueinander ausgerichtet sind.

Die Datenmengen sind oft sehr groß. Vereinbaren Sie mit dem Dienstleister das Format (E57, PLY, XYZ oder direkt ein STL-Netz) und die Punktdichte passend zum Zweck. Für die Anlagenplanung genügt eine dünnere Wolke, für die Formprüfung feiner Details ist eine dichtere nötig. Verwechseln Sie die Punktwolke nicht mit einem CAD-Modell: Aus ihr lassen sich weder direkt eine Zeichnung noch ein CNC-Programm ableiten.