Hippolytuskerk Middelstum

Samen met Blue Shield Nederland en de Stichting oude Groninger kerken hebben we de Hippolytuskerk te Middelstum volledig ingescand.

De kerk is gebouwd in 1445 op de plaats van een houten kerk; de kerk is in 1523 verbouwd en vergroot. Sindsdien is er weinig meer verandert aan de kerk. De kerk staat middenin het door aarbevingen geteisterde gebied in Noord Oost Groningen. Helaas is dat goed te zien, in vrijwel alle gewelven zitten scheuren.

Het inscannen van de kerk hebben we gedaan met onze Faro Focus 3D in 2 dagen tijd, alles bij elkaar 111 scans in kleur. Een hele berg foto’s en een groot aantal details in hoge resolutie en kleur met de Artec EVA.

Deze manier van vastleggen maakt het mogelijk om allerlei analyses te doen aan het gebouw en erger te voorkomen, en in noodgeval de kerk zo goed mogelijk te kunnen reconstrueren. Iets wat in Noord-Oost Groningen helaas niet ondenkbaar is.

De laserscans zijn uitgewerkt tot doorsnedes, aanzichten en plattegronden.

2016-09-21-14_51_52-start

Een aantal details zijn met de Artec ingescand.

Kunstwerk Herman Lamers

Voor een kunstwerk dat nu in China staat heb ik van kunstenaar Herman Lamers de vraag gekregen of ik voor hem een jongetje kon inscannen. Uiteindelijk heb ik twee verschillende jongetjes ingescand. Het eerste jongetje had al niet meer de typische verhoudingen die horen bij een ‘klein’ jongetje. De jongens heb ik met de Artec EVA ingescand. Wat mij het meeste meeviel was dat zo een kleine jongen zo lang stil kan staan. Bij elkaar toch 3 minuten in de zelfde houding om alles er op te krijgen. Na een aantal verschillende houdingen en pogingen was Herman blij met het resultaat.  Van dat jongetje heb ik een model gemaakt dat ik vervolgens in 300 plakjes heb gesneden. Met een CNC glassnijder zijn 300 glasplaten gesneden op basis van de geleverde tekeningen. Het resultaat staat in Tianjin China. Een 3 meter hoog glazen beeld van een klein Hollands jongetje.2016-04-04 17_16_01-Microsoft Edge
2016-04-04 10_27_12-Autodesk AutoCAD 2016 - STUDENT VERSION - [Aron.dxf_2 - Read Only]Kunstwerk Herman Lamers door 4Visualization gescand en digitaal voorbereid

Trix de T.rex 3D scannen!

dq1c1416

Twee jaar geleden kwam ik voor het eerst in contact met Anne Schulp van het Naturalis Biodiversity Centre, we hebben toen gesproken over de mogelijkheden van 3D scannen op het gebied van paleontologie en het museum in het algemeen. Ondertussen is er een hoop gebeurd en heeft Naturalis een T.rex gekocht en deze is sinds kort te zien in het museum in Leiden.

Zoals bijna alle skeletten van een slordige 65 miljoen jaar oud is ook Trix niet compleet meer. Een aantal botten zijn eerder bovengronds gekomen en weggespoeld of vertrapt door koeien. Om toch een volledig skelet te kunnen tonen aan het publiek heeft Naturalis mij gevraagd om een aantal botten in te scannen om er digitale kopieen van te maken via een 3D printer. Zo was de rechterpoot mooi bewaard gebleven terwijl de linker onvindbaar was.  Door de botten in te scannen met de Artec EVA was het mogelijk om de botten digitaal te spiegelen en op maximale resolutie (0.3 mm) te printen. En zo heeft Trix dus eigenlijk twee rechterbenen.

Uiteindelijk heb ik toch alle botten los ingescand. Dit resulteerde in een virtuele doos met meer dan 200 puzzelstukjes. Daarna heb ik het volledige opgestelde skelet ingescand. Deze scan leverde dan het plaatje op de voorkant van de virtuele doos. Het enige wat nu nog moet gebeuren is de puzzel in elkaar zetten.

Scanspecialist Valentin Vanhecke aan het werk met Trix

 

Hoeveel werk is dat nou eigenlijk een T.rex scannen?
Alles is gescand met een Artec EVA en de meeste botten zijn gescand op een eenvoudige werktafel. Om het uitwerken wat eenvoudiger te maken heb ik gebruik gemaakt van kleine houten klossen om de botten vrij te houden van de tafel. Voor de moeilijk te balanceren botten heb ik zandzakken gebuikt. Het scannen van de losse botten duurde ruim 7 werkdagen en leverde ruim 400 Gb aan data op. Voor het scannen van de schedel en het overzicht van de T.rex is nog eens hele dag nodig geweest. En leverde nog eens ruim 30 Gb aan data op. Voor het uitwerken van alle scans is bijna 3 weken nodig geweest. Met name de grotere botten nemen onevenredig veel tijd in beslag. Alles is in kleur ingescand maar om tijd te besparen is de kleur niet op de modellen gemaakt. Het maken van de puzzel met de meer dan 200 scans duurt inmiddels ook al bijna een week en is nog niet klaar. Hieronder kun je alvast een voorproefje zien van de samengestelde puzzel.

 

Trix de puzzelAlle scans zijn voor wetenschappelijke doeleinden op te vragen bij Naturalis. Op dit moment lopen er al onderzoeken op basis van de 3D scans. Naturalis zal uiteindelijk ook een 3D-printbaar model beschikbaar stellen via Ultimaker (3D-print T.rex). Natuurlijk is het origineel mooier dus ga ook vooral zelf kijken! 3D model

Foto’s: Isabella Rozendaal

 

Triceratops schedel reconstructie

Het verhaal van deze Triceratops schedel is een hele bijzondere, de schedel is in 1891 opgegraven in Wyoming door de wereldberoemde paleontoloog John Bell Hatcher, die in dat zelfde gebied tientallen andere triceratops-schedels opgroef, en ze vervolgens verscheepte naar Yale. Daar heeft deze schedel een tijd in de opslag gestaan mede omdat het veldwerk dermate succesvol was dat het uitprepareren van al deze exemplaren meer dan een mensenleven zou kosten. Toen men doorkreeg dat deze schedels niet een enorme verscheidenheid aan soorten voorstelde maar enkel een enorme variatie binnen een beperkt aantal soorten illustreerde, heeft men besloten om toch maar eens de opslag op te ruimen. Eén schedel is in Parijs geëindigd, één in München en één in delft.

Onderhandelingen met delft begonnen in 1951, na een bezoek aan het Peabody museum in Yale. Delft had door de jaren heen een enorme collectie van gidsfossielen verzameld uit Nederlands Timor die zeer aantrekkelijk bleken voor de Amerikanen. Uiteindelijk werd schedel 21 (van de soort t. Brevicornus, één van de 16 soorten zoals ooit erkend) als een adequaat ruilmiddel aangeboden. Deze zou volledig geprepareerd en gerestaureerd geleverd worden aan het museum in delft. Na meerdere jaren preparatiewerk was het dan uiteindelijk zo ver, in 1956 zou de schedel zijn reis beginnen op naar delft. Tijdens de overtocht verliepen zaken alles behalve soepel. De curator en tevens enige Nederlander die ooit een complete schedel van een triceratops had gezien die overleed voordat de deal rond was. Dit bleek een cruciaal gegeven, aangezien tijdens de overtocht de schedel zwaar beschadigd is geraakt. De boot met de belangrijke vracht raakte in een grote storm, waardoor de kist met de schedel flink is gaan schuiven. De gevolgen van deze moeizame overtocht zijn vandaag de dag nog te zien in het exemplaar. Vervolgens is deze kist via de haven van Rotterdam in delft aangekomen, maar aangezien dit op een vrijdagavond gebeurde na sluitingstijd is de kist zonder toezicht hardhandig afgeleverd. Deze laatste fase van het bezorgingsproces heeft nog voor een hoop bijkomende schade gezorgd. Aangezien niemand in het geologisch-mineralogisch museum in delft ooit een dergelijke schedel had gezien was het terug in elkaar puzzelen van de meer dan 600 losse elementen een immense taak die op de schouders van dr. Kruizinga rustte. Met veel liefde, toewijding en expertise is het uiteindelijk gelukt om na een jaar een complete schedel te produceren. Los van enkele esthetische kwesties en relatief minimale wetenschappelijke incorrectheden was de reconstructie een groot succes.

In deze toestand scan ik de schedel voor het eerst. Ik heb de schedel in het museum gescand met mijn Artec EVA, het resultaat mag er zijn!

2016-01-21 16_31_47-Start

Na jaren in het museum in delft gestaan te hebben kwam de schedel een tijdje geleden naar Naturalis, waar men besloten heeft om de oude reconstructie bestaande uit veel gips, verf en lijm een moderne make-over te geven. Daarnaast is de wetenschappelijke en historische achtergrond van het exemplaar doorgelicht. Dylan Bastiaans krijgt de leiding over de reconstructie en is ondertussen dé Nederlandse expert op het gebied van de Triceratops. Om te beginnen worden alle stukken losgemaakt en opnieuw geprepareerd. De kale schedel is nauwelijks nog herkenbaar.

2016-01-21 16_39_28-Start

De puzzel begint, hoe moet nu alles in elkaar passen. Ondertussen mag ik alle losse onderdelen inscannen om straks een virtuele reconstructie te maken. Een jaar later zijn alle stukken schoon en is de puzzel tot zo ver als mogelijk in elkaar gezet. Om de digitale puzzelstukken niet handmatig en op mijn ‘leken’ oog te moeten passen heb ik Dylan gevraagd de stukken die bij elkaar horen tegen elkaar te houden zoals ze horen. In die stand maak ik dan een korte scan van de twee delen. Die scan registreer ik met het belangrijkste stuk en vervolgens registreer ik het losse stuk met de combinatie-scan en past alles in elkaar zoals het hoort. Zoals hieronder goed te zien is.

EinderesultaatRechtsScansEindresultaatRechtsKleur

Uiteindelijk na wat speurwerk en enkele vermoedens is gebleken dat het Peabody museum in Yale destijds niet alle fragmenten geleverd heeft en enkele delen van de Delftse triceratops nog in Amerika liggen. Deze stukken zullen worden meegenomen in een moderne reconstructie op basis van de nieuwste wetenschappelijke inzichten en de modernste technieken. Uiteindelijk zal de schedel verder gerestaureerd worden met als doel om weer tentoongesteld te worden.

 

 

Capturing Reality trial

Een aantal dagen geleden heb ik een trial van nieuwe software uitgeprobeerd, een aantal van de features wil graag met jullie delen. In eerste instantie is Capturing Reality een programma dat 3D-modellen maakt op basis van fotogrammetrie net als Visual SFM,  Photoscan, Photomodeler of 123D Catch. Al deze programma’s maken in basis gebruik van hetzelfde algoritme/techniek ‘structure from motion’, waarbij in vele foto’s van hetzelfde object overeenkomende punten worden herkend, dat wordt de ‘sparse’ pointcloud genoemd; daarna wordt er nog een tweede keer gekeken naar overeenkomende punten op basis van de registratie die uit de eerste berekening is gekomen. Daaruit komt de ‘dense’ pointcloud, die ziet er al mooi uit maar de software kan dan in een volgende stap de puntenwolk omrekenen tot een gesloten mesh.
2015-12-07 16_46_35-New project - RealityCapture

Tot zo ver niks nieuws, Capturing Reality heeft echter nog wel een aantal trucjes die het vernieuwend maken.

Om te beginnen kunnen we na het maken van de sparse pointcloud een ‘reconstruction region’ aangeven, dat wil zeggen dat alleen objecten die binnen deze regio vallen worden gereconstrueerd. Dat is een hele verbetering ten opzichte van het handmatig per foto het gebied van interesse aanwijzen, zoals bijvoorbeeld in Photoscan.
2015-12-07 16_47_55-New project - RealityCapture

Verder kunnen we puntenwolken inladen, daarvoor moeten de puntenwolken eerst omgezet worden naar het ptx formaat, één van de standaarden in de puntenwolken industrie. De software leest de bestanden in slechts enkele seconden in en zet ze om naar zes afbeeldingen (als in een kubus). Uiteraard kun je zo veel puntenwolken inladen als je wilt. Geregistreerde puntenwolken kunnen als zodanig worden ingeladen. Verder kunnen er ook foto’s worden toegevoegd van hetzelfde object. Vervolgens laten we de software de eerste twee stappen van de fotogrammetrie uitvoeren. En krijgen we een ‘dense’ pointcloud van onze scans. Delen die we niet met scans hebben opgenomen maar wel met voldoende foto’s hebben vastgelegd zullen ook gereconstrueerd worden of in dichtheid worden verbeterd. Dit is iets nieuws voor de meesten, al zit er in Trimble Real Works al wel iets wat hier op lijkt.
2015-12-07 17_51_59-New project - RealityCapture
Maar nu komt de grootste truc – we kunnen de laatste stap van de fotogrammetrie ook uitvoeren en een mesh laten berekenen van de puntenwolk. Het detail van het mesh is afhankelijk van de puntenwolk en de eventuele foto’s, maar de resultaten zien er toch erg leuk uit. De meshes zijn te exporteren als .obj en .ply bestand en daarmee weer te openen met tal van andere software pakketten. Hieronder zien we eerst de puntenwolk van een kunstwerk in Zoetermeer en daaronder het resultaat zoals het uit Capturing Reality komt.

2015-12-07 16_58_39-Start
Puntenwolk data van het kunstwerk

Mesh van de puntenwolk.

Het werkt nog niet perfect en er zijn nog wel wat kleine bugs in het programma maar als je het mij vraagt, komt het in de buurt van de ‘heilige graal’ op het gebied van laserscannen. Namelijk van een puntenwolk een mesh maken in slechts enkele stappen. De software is nog tot 31 januari 2016 gratis uit te proberen, ik zou zeggen doen!
Capturing Reality

Hoeve inscannen

2015-05-20 10_27_38-Huis te koop_ Schroeweg 2 4388 VS Oost-Souburg - Foto's [funda]De architect Henk Middelkoop heeft mij de opdracht gegeven om een boerderij in te scannen in Zeeland. De boerderij heeft een aantal maanden leeg gestaan en was net verkocht. Het pand heeft in de loop der tijd wat schade opgelopen. Het gebouw is scheefgezakt en daardoor zijn er scheuren in de muur ontstaan. Van buiten is dat natuurlijk goed zichtbaar maar hoe scheef het is, is moeilijk te zeggen.  Hoe groot de schade precies is kun je zonder uitgebreid meten ook niet weten. De snelste manier om een pand volledig in kaart te brengen is door het met een laserscanner in te laten scannen. 4Visualization heeft hiervoor een Faro Focus 3D ingezet, deze scanner heeft met zijn bereik van 130 m en nauwkeurigheid van ± 2 mm per gemeten punt alles wat we nodig hebben om een boerderij zoals deze snel in te scannen. Om de kosten voor de klant laag te houden is er voor gekozen om het pand niet in kleur in te scannen; door alles in kleur te scannen wordt de tijd en daarmee de kosten die nodig zijn om te scannen al snel verdubbeld. De vraag of het in kleur moet is daarom altijd erg belangrijk.

2015-05-20 10_55_59-PointCab 3.3 R 2 - Terrestrial - SchroewegVoor de architect is het belangrijk dat de binnen- en de buitenzijde goed gekoppeld zijn; om die reden is er voor gekozen om van drie verschillende zijden een koppeling  van buiten naar binnen te maken. In totaal waren er ongeveer veertig scans nodig om de buitenzijde, de kleine kelder, de begane grond en de zolder in één puntenwolk te vangen. De nauwkeurigheid van het geheel ligt op enkele millimeters. Dit is ruim voldoende voor het maken van nauwkeurige tekeningen en plannen om het gebouw te verstevigen om verdere verzakking te voorkomen.

plattegrond laserscanningVoor de meeste architecten is een puntenwolk niet het ideale product dat de laserscanner verkopers graag doen geloven. Er is altijd meer voor nodig om met zulke grote datasets te werken of om ze op een goede manier in een tekenprogramma te krijgen.  Daarom gebruiken wij PointCab als tussenstap, het geeft ons de mogelijkheid om snel en eenvoudig plattegronden, doorsnedes en aanzichten te maken in dwg-formaat. De tekeningen bestaan uit png-bestanden die door de meeste CAD-programma’s kunnen worden ingelezen. Het is dan voor de architect heel eenvoudig om in zijn of haar eigen stijl een goede tekening te maken op basis van de geleverde onderlegger.

Om een pand als dit met traditionele middelen in te meten zal veel tijd kosten. Waarbij het altijd maar weer de vraag is of alles is gemeten. Ook het uitwerken van de handgemeten maten tot schetsen is een noodzakelijke stap bij het traditioneel inmeten van gebouwen. Het inscannen en uitwerken van deze boerderij tot dwg-bestanden heeft me slechts vier uur tijd gekost, dat is al gauw een tijdwinst van één tot drie weken!

Voorburg verzetsmonument

Oorlogsmonument_Gerard_van_Remmen_VoorburgIn Voorburg langs de Prins Bernhardlaan staat een verzetsmonument, het is geen opvallend monument maar op weg naar huis viel mijn oog er toch op. Het is een monument in zandsteen uitgevoerd en door Gerard van Remmen gemaakt in 1948. Op de vier hoeken zijn bas-reliëfs met symbolische betekenis.

Verzetsmonument
Scannen in de mist

Aangezien ik mijn Artec EVA op dat moment bij mij had ben ik meteen begonnen met het inscannen van het monument. Een nadeel aan werken met een witlichtscanner is dat de zon al gauw te sterk is en het zwart-wit patroon overstraalt. Hierdoor krijg je geen of slechte resultaten. In dit geval was het, het einde van de middag en kwam de zon uit het westen. Dus ik kon alleen de oostkant van het monument inscannen. De volgende ochtend was het mistig en dat is dan weer een veel gunstiger om met een witlichtscanner buiten te scannen. Dit geld alleen zolang de zon niet sterk genoeg is om de mist goed te verlichten want in dat geval zal het zonlicht zo diffuus worden dat het van alle kanten lijkt te komen en is het onmogelijk om de zelfs schaduwzijde in te scannen.

Met de Artec heb ik alleen de reliëfs ingescand de rest zal ik met de Faro (laserscanner) doen. Het mooie van scannen met een witlichtscanner is dat zelfs de gereedschapssporen te zien zijn en de beschadigingen die in de loop der tijd zijn ontstaan aan het monument.

De dataset bleek zo groot te zijn dat het onmogelijk bleek om er in één keer een model van de te maken. De simpelste oplossing is dan natuurlijk de vier hoeken apart uit te werken. Later zijn de vier hoeken dan weer aan elkaar gezet in de Artec Studio software.

In een volgende post zal ik het laserscannen beschrijven en ook het combineren van de data.

Verzetsmonument
by 4visualization

Expeditie Triceratops, Wyoming 2015

In 2013 was het Naturalis Biodiversity Centre op zoek naar een Tyranosaurus Rex in Wyoming in plaats daarvan vonden ze een aantal triceratops botten. Lichtelijk teleurgesteld ging de zoektocht naar t-rex verder en een jaar later al werden ze blij verrast met een prachtige t-rex. Nu Naturalis een t-rex heeft, willen ze graag de tijdgenoot en één van de belangrijkste voedingsbronnen voor de t-rex ook tentoonstellen. In 2015 is er een nieuwe expeditie opgezet om de triceratops resten uit te graven die twee jaar eerder al zijn gevonden. De expeditie werd geleid door Anne Schulp en bestond verder uit het team dat in Leiden aan de triceratops -schedel werkt. Daar maak ik ook deel van uit en ben daarom gevraagd om mee te komen. Mijn taak bestond uit het vastleggen van de hele opgraving en bepaalde botten in het bijzonder. De opgraving was meer dan een succes; het blijkt een unieke vondst te zijn met 5 verschillende individuen van verschillende leeftijden. Waar meestal alleen de schedels van de triceratops worden gevonden, worden op deze site alle verschillende botten gevonden.20141212_112823Om te beginnen heb ik met de Faro laserscanner het terrein gescand voor een grondige geologische analyse. Het laserscannen in een dergelijke omgeving is niet vanzelfsprekend of eenvoudig. Normaal gesproken zijn er altijd voldoende geometrische herkenningpunten en objecten om de referentiebollen te plaatsen maar midden in de prairie ligt dat wat lastiger. Vanuit het perspectief van een scanner is het een saaie omgeving met veel ruis (lage begroeiing zoals gras en hele lage salie struiken), verder een licht glooiend landschap met mini-canyons. Uiteraard heb ik van de opgravingssite meerdere scans gemaakt om alles goed in beeld te brengen. Helaas was een groot deel van de vondsten al ingepakt in gips of zelfs al volledig van de site weggehaald.laserscanning the prairieMet de handscanner heb ik voor de geoloog Pim Kaskes één van zijn proefsleuven ingescand om deze op een veel hogere resolutie vast te leggen.

Een andere belangrijke klus was in het zogenaamde ‘Black Hills Institute’ -inscannen van T-rex botten. De t-rex die Naturalis heeft gekocht is bijzonder volledig, toch ontbreekt er nog heel veel. Om in de tentoonstelling toch een volledige t-rex neer te kunnen zetten worden er 3D-scans gebruikt. het rechterbeen is vrijwel compleet gevonden en dat heb ik ingescand om het vervolgens digitaal te spiegelen. Dat 3D-model is een gesloten mesh en dus printable en gaat naar Ultimaker die het in 3D gaat printen, ‘et voila’ het linkerbeen zal in de zaal te zien zijn. Hiervoor heb ik gebruik gemaakt van de een Artec EVA, een witlichtscanner met een hoge nauwkeurigheid en resolutie.botten scannenAls laatste is er ook nog een helikoptervlucht gemaakt om een Digitaal Terrein Model (DTM) te maken van de hele omgeving op basis van fotogrammetrie. /Fotovlucht voor fotogrammetrie