Unilin Insulation neemt proef op de som met fotogrammetrie en laserscanning
In de bouwsector zijn traditionele meetmethodes niet altijd even nauwkeurig. Bovendien bieden ze veelal geen totaaloverzicht van de constructie. Dit blijken toch wel belangrijke barrières te zijn voor bouwbedrijven die maatwerk met industrialisatie willen combineren. Daarom onderzoekt Unilin Insulation of deze problemen met nieuwe technologieën kunnen worden opgelost. Een specifieke case die samen met Buildwise werd uitgevoerd, bracht alvast het grote potentieel van fotogrammetrie en laserscanning aan het licht.
Unilin Insulation produceert onder meer isolerende zelfdragende elementen voor daken. Dat is puur maatwerk omdat elke opdracht met andere vormen en afmetingen gepaard gaat. Niettemin trekt deze firma volop de kaart van industrialisering: alle elementen worden vooraf in het atelier op maat geprefabriceerd. “Ons ultieme doel is drieledig”, aldus technical support engineer Frederik Sergeant. “We beogen de creatie van een digital twin van de (bestaande) structuur. Verder willen we de opmaak van het legplan maximaal automatiseren, en dit inclusief de oplijsting van de hoeveelheden.
Ten slotte is het onze bedoeling om dat resultaat om te zetten in een CAM1-model waarmee de productie wordt aangestuurd. Voor eenvoudige nieuwe daken is deze ambitie relatief gemakkelijk haalbaar omdat de onderdelen van de draagstructuur meestal gestandaardiseerd zijn en over de totale oppervlakte weinig afwijkingen vertonen. Een grotere uitdaging zijn de daken met complexe vormen én renovatieprojecten waarbij we met de bestaande dakstructuur werken. In 2021 kregen we een order binnen voor een hoeve waar zich beide uitdagingen stelden. We vonden dit de ideale case om de mogelijkheden van fotogrammetrie met drones in combinatie met laserscanning uit te testen, iets waarop Buildwise binnen het VLAIO-project COOCK ‘3D opmeten’ op dat moment ook sterk inzette. Om de resultaten te kunnen vergelijken, hebben we het project eveneens op de normale manier uitgewerkt: een combinatie van opmetingen met een meetlint en het uittekenen met een gradenboog.”
Complex driedelig gordingendak
De onderzoekscase betrof een oude hoeve in Spiere-Helkijn die door de eigenaar eigenhandig werd gerenoveerd. Het U-vormig gebouw had drie niet aaneengesloten gordingendaken die na de renovatie in elkaar dienden over te lopen met behulp van kilgoten. Doordat de nok van het middelste deel zich lager situeerde en er nog geen aansluiting met de andere daken was, bleek het niet evident om met een fysieke opmeting de exacte snijlijn tussen de verschillende dakdelen te bepalen. “Het niveau van de andere nokken leek identiek, maar in de praktijk waren ze toch wel verschillend”, verduidelijkt Frederik Sergeant. “Daarnaast kenmerkten de bestaande gordingen zich door een gebrek aan vormvastheid en meerdere doorbuigingen. Logischerwijs zijn dit zaken die moeilijk te meten zijn, vooral omdat we ons werk altijd veilig willen uitvoeren.”
Veelbelovende resultaten
Door deze case met fotogrammetrie en laserscanning uit te voeren, viel al zeker het risico op vallen weg. Unilin Insulation liet het onderzoek echter niet enkel voor veiligheidsredenen uitvoeren. “Onze hoofdbedoeling was na te gaan hoe exact de opmetingen van de toegepaste technologieën waren”, vertelt Frederik Sergeant. “Helaas bleken de resultaten op dat moment nog niet nauwkeurig genoeg om de oplossingen meteen te implementeren. Wij hanteren een tolerantie van maximaal 5 mm, terwijl de afwijking 1 centimeter en mogelijks zelfs iets meer bedroeg. Niettemin konden we uit deze case afleiden dat fotogrammetrie en laserscanning wel eens dé sleutels konden zijn om de deur te openen naar een toekomst waar maatwerk sneller kan worden opgemeten, uitgewerkt en geproduceerd. Vooral het gedetailleerde totaalbeeld van het gebinte vonden we bijzonder interessant. Zo hadden we bij de manuele opmeting niet opgemerkt dat de bestaande gordingen zoveel afwijkingen en hoogteverschillen vertoonden als met de digitale technieken werd aangetoond. Dat technologie dergelijke zaken minutieus in kaart kan brengen, zorgt ervoor dat Unilin Insulation zijn dakelementen in de toekomst met nog grotere precisie kan aanbieden. Verder liet het 3D-model toe om de snijlijnen tussen de drie dakgedeeltes nauwkeurig te bepalen, iets wat met een manuele opmeting niet evident was. Hierdoor konden we het bijsnijden van de panelen op de werf tot een absoluut minimum beperken, wat tot een sterke reductie van de installatietijd en -complexiteit voor de plaatser leidde.”
Laserscanning en fotogrammetrie
Een eerste technologie die op het gordingendak werd uitgetest, was laserscanning. Terrestrische hogeresolutie scanners sturen met hoge snelheid lichtpulsen uit, en dit onder een veranderende verticale en horizontale hoek. “Hiermee komen we meteen op een groot pluspunt van deze technologie”, aldus Michael de Bouw, manager van de unit ‘Building Performances & Renovation’ van Buildwise. “Met laserscanning kan een vrij grote oppervlakte met een beperkt aantal meetpunten nauwkeurig in kaart worden gebracht. Gezien de complexe geometrie spreken we in deze case over een twintigtal meetplaatsen, waardoor de opmeting in amper anderhalf à twee uurtjes klaar was. De resultaten werden via specifieke software vertaald naar een puntenwolk die we combineerden met de puntenwolk die resulteerde uit de metingen door middel van een tweede technologie, namelijk fotogrammetrie. Laserscanning kan immers enkel maar worden gebruikt om de onder- en zijkanten van het gebinte op te meten. Daarom is het in dergelijke toepassingen aangeraden om ook professionele drones met kleurencamera’s in te zetten.
Op die manier kan ook de bovenkant van de gordingen nauwkeurig in 3D worden ingemeten, en moet er niet van veronderstellingen worden uitgegaan, wat het geval zou zijn wanneer enkel met laserscanners op de grond wordt gewerkt. Speciale softwarepakketten kunnen de genomen foto’s aan de GPS-coördinaten van de drones linken, en deze data eveneens omzetten in een puntenwolk met een nauwkeurigheid van ongeveer 1 centimeter.”
Van opmeting naar CAD-model
Buildwise ging vervolgens aan de slag om op basis van de gecombineerde puntenwolken een 3D-model te maken dat inzicht in de volledige dakopbouw gaf. “Weliswaar leverde dat nog geen perfect beeld op van de snijlijn tussen het lager gelegen en de andere twee dakdelen”, vertelt Michael de Bouw. “Aan de hand van verschillende algoritmes konden op basis van de puntenwolk de optimale dakvlakken en de daaruit volgende snijlijnen worden bepaald. Vervolgens konden ook de afwijkingen en hoogteverschillen van de bestaande balken van de gebintes ten opzichte van die optimale dakvlakken worden berekend. Als resultaat weet de plaatser op welke plaats exact hoeveel centimeter moet worden opgevangen om het dak perfect vlak te krijgen. Omdat Unilin Insulation de technologie eveneens wil aanwenden om het productieapparaat aan te sturen, hebben we het model vervolgens geëxporteerd en omgezet in een CAD-plan waarop in theorie het beoogde legplan kon worden ontworpen.”
Case leidt tot verder onderzoek
Ondanks het feit dat deze case geen aanleiding gaf tot de onmiddellijke toepassing van de twee technologieën bij Unilin Insulation, werden de resultaten geenszins in de ijskast gelegd. Integendeel, sinds enige tijd is product development engineer Simon Huysentruyt bezig met een verdere analyse van het onderzoek. “Intussen staan deze oplossingen technologisch al verder en is de nauwkeurigheid aanzienlijk toegenomen. In die mate zelfs dat de toleranties die wij met Unilin Insulation hanteren, nu worden gerespecteerd. Daarnaast experimenteren we met de mogelijkheden van het 3D-model. Hierbij is het vooral de bedoeling om dit functionele model zo automatisch mogelijk te creëren vanuit de verzamelde puntenwolk, zodat het voor de ontwerpafdeling als basis kan dienen om het legplan met de vereiste dakelementen in de juiste maten en vormen te ontwikkelen. Dat kan dan vervolgens worden
gebruikt om de productie aan te sturen. Kortom, we zijn bezig met een brug te slaan tussen de puntenwolk en onze processen van prefabricatie. Verder onderzoek ik eveneens in hoeverre het nuttig is om zelf in de aankoop van laserscanners, drones en software te investeren. We maken al gebruik van deze meettechniek, weliswaar momenteel enkel in Frankrijk, om offertes op te stellen.”
Brede waaier aan toepassingen
Deze case demonstreert perfect de perspectieven van fotogrammetrie en laserscanning in de bouw. Volgens Michael de Bouw zijn er tal van toepassingen mogelijk: van basisopmetingen om snel offertes te maken, tot complexe opmetingen voor maatproductie. “Deze technologieën bieden veel toegevoegde waarde, zeker voor spelers die in de daksector actief zijn. De laatste jaren merken we dan ook dat een steeds groter aantal kleine én grote bedrijven de technologie begint te gebruiken. Dat betekent niet dat elke dakwerker zich nu meteen een drone en laserscanner moet aanschaffen. Er bestaan immers voldoende gespecialiseerde actoren die de bouwbedrijven op dit vlak kunnen bijstaan. Bovendien is er ook specifieke software nodig, en in sommige gevallen is het interpreteren en opkuisen van de puntenwolk voer voor specialisten. Toch zien we dat deze technologieën op zeer korte tijd veel toegankelijker zijn geworden en dat tal van kleinere spelers overstag gaan om met drones en fotogrammetrie hun inspecties uit te voeren en offertes op te maken.”
Overtuigd van meerwaarde
Unilin Insulation gelooft alvast sterk in de toekomst van laserscanning en fotogrammetrie. “Het is een uiterst snelle meettechniek die bovendien veel veiliger in uitvoering is dan de traditionele methodes. Omdat veiligheid een integraal onderdeel van onze bedrijfsvoering is, sluit het gebruik van deze technologieën naadloos aan bij de ‘Zero Harm’-policy van Unilin. Deze beleidslijn wordt niet alleen toegepast op de productielocaties, maar ook door onze collega’s op de bouwplaats”, verduidelijkt Simon Huysentruyt. “Daarnaast brengt de mogelijkheid om een totaalbeeld van de constructie te maken, veel voordelen met zich mee. Dankzij deze techniek kan de ontwerpafdeling de draagstructuur sneller en nauwkeuriger begrijpen. Handmatige schetsen vereisen immers soms wat verbeelding om te interpreteren. Verder zijn zowel de toestellen als de services door derden best betaalbaar geworden. En nu ze ook de nauwkeurigheid van manuele opmetingen overtreffen, zijn alle obstakels uit de weg geruimd.” Frederik Sergeant sluit zich daarbij aan: “Het is een veel accuratere manier om – zeker de complexere – daken op te meten. Omdat de gegevens automatisch worden verwerkt, zal het foutenpercentage op dat vlak eveneens afnemen. Daarnaast is de tijdwinst doorslaggevend. Niet alleen gebeurt de opmeting van complexe daken veel sneller. Ook verdwijnt het risico dat iets verkeerd of niet werd opgemeten. Met traditionele meetmethodes vereisen dergelijke missers dat je terug naar de werf moet, wat natuurlijk flink wat tijd in beslag neemt. Bovendien openen er zich perspectieven voor nieuwe toepassingen. Zo kan het 3D-model worden gebruikt om snel een nauwkeurige offerte te maken of om uitleg te geven aan collega’s of de klant zelf. Zo’n model is veel duidelijker dan een eenvoudige schets. Een laatste belangrijke troef is dat de opmetingen meer dan een keer kunnen worden gebruikt. Wanneer de eigenaar naderhand bijvoorbeeld een dakkapel of dakramen wil voorzien, dan kunnen de betrokken partijen naar de puntenwolk of het 3D-model teruggrijpen om het ontwerp uit te werken en de installatie voor te bereiden. En dit zonder zelfs de werf te moeten bezoeken.”
Unilin Insulation biedt aannemers en architecten
met Usystem dakelementen een complete en handige oplossing voor hellende daken met gordingen. Het betreft een hoogwaardig bouwconcept dat isolatie, kepers, onderdak en binnenafwerking integreert. De elementen worden in de fabriek op maat vervaardigd en vervolgens op de draagconstructie geïnstalleerd. Deze plaatsing kan doorgaans in één dag worden voltooid, wat resulteert in een snellere renovatie met minder bouwafval en minder afhankelijkheid van de weersomstandigheden.
Dit artikel is tot stand gekomen binnen DroneXperience, een project met de partners Noordzee Drones, Belgian Drone Federation, Embuild Vlaanderen, Bouwunie, Constructiv en Buildwise.