Foto's om in te wandelen

In de petrochemie en de civiele techniek zijn goede bouwtekeningen een noodzaak. De Cyrex-laserscanner maakt driedimensionale opnames van bestaande structuren. Virtueel wandelen om het stadhuis van Veere of meten op de plaats van delict.

DE HYUNDAI-SHOWROOM op de hoek van de Motorenweg in Delft is de afgelopen weken om de haverklap op de foto gezet. Geen gewone foto's maar 3D-opnames gemaakt met een Cyrex-laserscanner. Recht aan de overkant zetelt namelijk sinds kort het bedrijf DelftTech, opgericht om de Cyrex uit te baten. Directeur Willem van Spanje heeft hoge verwachtingen. ``Over vijf jaar gaat alles in 3D.''

De Cyrex-laserscanner is een vinding van de Amerikaans-Irakese ingenieur Ben Kacyra. Die had een adviesbureau in San Francisco en werkte veel voor de petrochemie, met name Chevron. In die wereld van complexe installaties die veelvuldig zijn aangepast, zijn blauwdrukken vaak onbetrouwbaar en is het nodig bestaande situatie (as built) op een bedrijfsterrein driedimensionaal in een computer in te voeren. Zo kan een ontwerper virtueel nieuwe pijpleidingen door het bestaande netwerk heen leggen en zien waar er moeilijkheden ontstaan. Ook politie en brandweer hebben de situatie graag op 3D, in Amerika is dat zelfs verplicht.

Het maken van zo'n elektronisch databestand ging tot voor kort op basis van stereo-fotometrie, waarbij twee vlak naast elkaar geplaatste camera's opnames schieten van (deel)objecten op afstanden van maximaal 5 à 10 meter. In de computer worden de bestanden – bij grote structuren al snel honderden – aan elkaar gekoppeld. Van Spanje: ``Het gaat een stuk sneller dan alles precies met de hand opmeten, maar ideaal is het niet.''

Van Spanje kwam de Cyrex vorig jaar oktober op het spoor toen hij in Charlotte in North Carolina een conferentie van de American Society of Civil Engineers bijwoonde. ``Op een vakbeurs zag ik hem staan, hij was toen net commercieel gelanceerd. Ik kom zelf uit de CAD-wereld (computer aided design) en was sterk geïnteresseerd. Ik heb me uitvoerig laten voorlichten en heb afgelopen voorjaar een Cyrex voor een week gehuurd om hem in Nederland uit te proberen op het stadhuis van Delft, dat van Veere en de Van Brienenoordbrug – potentiële Nederlandse klanten zien graag voorbeelden van eigen bodem. Sinds kort heb ik er een in mijn bezit, als een van de eersten in Europa. Ze kosten, zeg maar, een half miljoen.''

oogveilig

Een Cyrex-scanner bestaat uit een metalen kast van 25 kilo op een driepoot, een koffer voor de elektrische voeding en een laptop. Hij werkt met een groene laserstraal die oogveilig is, wat de afstand beperkt tot circa 125 meter maar als voordeel heeft dat er tijdens het maken van opnames niet ontruimd hoeft te worden. De laser bepaalt van 10001000 punten (minder kan ook) tot op enkele millimeters nauwkeurig de afstand door de (zeer korte) tijdsduur te meten die de lichtstraal nodig heeft om van camera naar object en weer terug te lopen. De punten worden kolom voor kolom afgetast, 1 seconde meettijd per stuk zodat een opname maximaal 17 minuten in beslag neemt. De `kegel' die de camera ziet heeft zowel vertikaal als horizontaal een hoek van 40°. Een opname resulteert aldus in een digitale puntenwolk (een soort hoogtekaart) terwijl ook de mate van reflectie is vastgelegd.

Tijd voor een demonstratie. Eerst bekijken we op de laptop hoe een gewone digitale camera, die direct onder de laserscanner in de Cyrex-kast is gemonteerd, de Hyundai-showroom aan de overkant van de Motorenweg in beeld brengt. We selecteren er een interessant stuk uit, geven aan hoe gedetailleerd we het in 3D willen hebben (waarmee het aantal meetpunten is vastgelegd) en de laser gaat aan de slag, niet gehinderd door etalageruiten. Een toevallig passerende bus kan Van Spanje niet deren. ``Die vinden we straks terug in de ruis.''

Wanneer de Cyrex klaar is, is op de laptop de showroom herkenbaar. Met een druk op het toetsenbord licht in het rode beeld alles wat verder dan 50 meter weg staat geel op, zodat je ineens diep in het Hyundai-pand kijkt, door een openstaande deur. Als de informatie over de reflectie wordt toegevoegd, zich uitend in een schakering van kleuren, krijgt het beeld meer diepte. Maar echt interessant is het pas wanneer je je als virtuele waarnemer in de garage begeeft en om je heen kijkt. Opeens zie je op het scherm de auto's van opzij. Dat alles na één opname, en dat kan omdat met de laser de afstanden tot alle gescande punten zijn bepaald.

Dat neemt niet weg dat in sommige situaties meerdere opnames nodig zijn. In het geval van de Van Brienenoordbrug is de constructie te groot om aan één scan genoeg te hebben (Van Spanje maakte er 27) en bij een stadhuis wil je ook de achterkant meenemen om er later virtueel omheen te kunnen lopen. Afzonderlijke puntenwolken koppel je aan de hand van drie markers die niet op één lijn mogen liggen. Dat kunnen tijdelijk aangebrachte sterk reflecterende plaatjes zijn of geometrische figuren. ``Het stadhuis van Delft heeft koperen bollen en de Van Brienenoordbrug een cilindervormige toren'', zegt Van Spanje. ``Maar bij het stadhuis van Veere ontbraken die vormen en hebben we er bollen op paaltjes voorgezet.''

Aan mogelijke toepassingen van de Cyrex-laserscanner geen gebrek, vindt Van Spanje. ``Over de petrochemie hebben we het al gehad. Als er geen blauwdrukken meer zijn, bijvoorbeeld bij een monument, is een 3D-bestand een mooie basis als je wilt gaan restaureren. In de multimediawereld kan je een gescand object met CAD-technieken keurig netjes maken en invoeren in bijvoorbeeld een video game. Zo kun je putten uit de werkelijkheid en hoef je minder zelf te ontwerpen. In de Amerikaanse filmindustrie hebben een paar bedrijven inmiddels al een Cyrex aangeschaft. Kunnen ze een decor scannen en in het 3D-bestand een lichtbron zetten om uit te proberen hoe de schaduw valt. Dat scheelt een hoop gesleep.''

positie

Het voordeel van de laserscanner boven fotometrie is dat hij van grotere afstand kan werken, zodat er minder kans is dat bepaalde details op de opname ontbreken. Wel moet vooraf goed nagedacht worden over de positie(s) van de Cyrex. Wanneer na een verkeersongeval of een misdrijf de situatie ter plekke vastgelegd moet worden, is dat met een Cyrex snel voor elkaar. En zonder dat de politie voor de voeten wordt gelopen of dat de fotograaf op de plaats van delict sporen vernietigt.

Over belangstelling voor de Cyrex heeft Van Spanje niet te klagen. Afgelopen woensdag kwam Discovery Channel langs en zijn de laserscans van het Delftse stadhuis voor het oog van de camera nog eens over gedaan. ``De techniek is niet nieuw'', zegt Van Spanje. ``Wel nieuw zijn de vorm waarin hij nu gegoten is en de civiele toepassingen die zich aandienen. Je kunt een off shore installatie scannen en mensen trainen hoe ze in geval van nood het beste eruit kunnen. Of denk aan een topstuk in een brandend museum. Een brandweerman kan aan de hand van een CD met 3D-scans, die gekoppeld zijn aan een gsm, de lokale situatie op een schermpje voor zijn ene oog geprojecteerd krijgen. Zo ziet hij,ondanks de potdichte rook, hoe hij moet lopen. Wel alle verbouwingen op tijd doorgeven.''