Die besten 3D-Scanner für Tatorte und Forensik, Aufgabe für Aufgabe

Die Wahl eines 3D-Scanners für die forensische Arbeit beginnt mit der Arbeit, nicht mit dem Scanner. Ein Tatort hat zwei Maßstäbe zugleich: den Raum, in dem Positionen und Abstände zwischen Objekten zählen, und die Spuren, bei denen eine Schuhspur oder eine Werkzeugspur nur Bruchteile eines Millimeters tief ist. Körper, Fahrzeuge und Objekte im Labor stellen eigene Anforderungen.

Dieser Ratgeber erklärt, was ein 3D-Tatortscanner ist, welche sechs Kriterien über die Wahl entscheiden und welcher Artec-Scanner mit seiner Spezifikation zu jeder forensischen Aufgabe passt – seine Grenzen jeweils neben seinen Stärken genannt.

Was ist ein 3D-Tatortscanner?

Ein 3D-Tatortscanner ist ein Gerät, das die Form eines Tatorts oder eines Objekts als Millionen gemessener Punkte erfasst, meist mit Farbe, sodass der Tatort noch lange nach seiner Freigabe vermessen, aus jedem Blickwinkel betrachtet und präsentiert werden kann. In der forensischen Arbeit werden zwei Arten eingesetzt: terrestrische Laserscanner, die einen Raum oder einen Außentatort vom Stativ aus erfassen, und Hand- oder Desktop-Scanner mit strukturiertem Licht, die Körper, Fahrzeuge und einzelne Beweisstücke in feinerem Detail erfassen.

Ein Laserscanner misst Entfernungen über die Laufzeit eines Laserpulses; ein Scanner mit strukturiertem Licht projiziert ein Lichtmuster und liest ab, wie die Oberfläche es verzerrt. Beide erzeugen eine Punktwolke oder ein Mesh, das Software wie Artec Studio in ein messbares Modell überführt und in offenen Formaten wie E57, OBJ und PLY exportiert.

In der Abfolge der Arbeit am Tatort gehört das Scannen zur Dokumentation des Tatorts, bevor etwas bewegt wird; die 7 S der Tatortarbeit zeigen, wo es seinen Platz hat.

So wählen Sie einen forensischen 3D-Scanner aus: sechs Kriterien, die entscheiden

• Reichweite und Maßstab. Ein Raum oder eine Straße braucht einen Scanner, der vom Stativ aus Dutzende Meter weit misst; eine Schuhspur braucht einen, der 20 bis 30 Zentimeter von der Oberfläche entfernt arbeitet.
• Genauigkeit und Auflösung bei einer angegebenen Entfernung. Die Genauigkeit gibt an, wie nah jeder gemessene Punkt an seiner wahren Position liegt; die Auflösung ist der feinste Abstand, den das Modell darstellen kann. Die Genauigkeit eines Scanners mit großer Reichweite wird für eine Entfernung angegeben (Ray II: 1,9 mm bei 10 m), die eines Handscanners wächst mit der Größe des Objekts (Leo: 0,1 mm + 0,3 mm/m). Den Unterschied erklärt Genauigkeitswerte richtig lesen.
• Farbe und Licht. Blutspuren, Brandspuren und Hämatome sind Farbe, keine Form. Handscanner bringen ihr eigenes Licht mit; ein Laserscanner misst Geometrie im Dunkeln, aber seine Farbkameras brauchen Licht am Tatort.
• Kontakt und Vorbereitung. Optische Scanner berühren die Spuren nicht. Manche erreichen ihre höchste Genauigkeit mit Referenzmarkern, die nahe am Objekt platziert werden – eine Frage für Ihr Verfahren zum Umgang mit Spuren. Sehr dunkle, glänzende oder transparente Oberflächen sind für jeden optischen Scanner schwierig; Glas braucht ein Scanspray.
• Mobilität und Stromversorgung. An einem Tatort gibt es womöglich weder Strom noch Platz für einen Laptop. Ein völlig autarker Scanner, ein kabelloser und ein kabelgebundener verändern jeweils, wie ein Team am Tatort arbeitet.
• Daten, Software und Validierung. Ein Scan ist vor Gericht nur so nützlich wie die Dokumentation dahinter: offene Formate für die Gegenseite, ein dokumentierter Workflow und eine Validierungsstudie gegen Akzeptanzkriterien, die Ihre Einheit festlegt.

Der beste 3D-Scanner für jede forensische Aufgabe

Jede Empfehlung unten ist der Artec-Scanner, dessen Spezifikation zur Aufgabe passt. Für eine Einheit, die sich von Grund auf ausstattet, decken ein Tatortscanner und ein Allzweck-Handscanner beide Maßstäbe eines Tatorts ab; die anderen bedienen speziellere Fallarbeit.

Ray II ist ein Stativ-Laserscanner. Von jeder Position aus erfasst er ein Sichtfeld von 360° × 300° bis auf 130 Meter, mit 1,9 mm Genauigkeit bei 10 Metern, in etwa 1,7 Minuten pro Position (2,7 mit Farbe). Ein Raum braucht typischerweise zwei oder drei Positionen, damit Möbel, Türen und Säulen nichts verdecken, und die Positionen werden zu einer Punktwolke registriert. Sein Laser misst Geometrie bei Tag und Nacht; seine 36-MP-Farbkameras brauchen Licht am Tatort. Für den Außeneinsatz ist er nach IP54 eingestuft. Wie ein Tatort erfasst wird, zeigt 3D-Scannen von Tatorten.

Am besten für Räume, Gebäude, Straßen und Unfallstellen, Geschossbahnen und Sichtlinien über einen Tatort hinweg. Nicht für das feine Detail eines einzelnen Objekts: Seine Auflösung wird in Millimetern bei 10 Metern angegeben (3, 6 oder 12 mm).

Leo ist ein kabelloser Handscanner mit eigenem 5,5-Zoll-Touchscreen, Akku und 512 GB Speicher, sodass er am Tatort keinen Computer braucht. Er erfasst mit bis zu 0,1 mm Genauigkeit und bis zu 0,2 mm Auflösung, mit bis zu 35 Millionen Punkten pro Sekunde im HD Mode, der bei schwarzen und glänzenden Oberflächen hilft; Glas braucht ein Scanspray. Bei einer Übung der niederländischen Polizei wurden eine Übungspuppe und ihre Umgebung in 5 Minuten gescannt. Origin Forensics berichtete von Fahrzeugbesichtigungen, die mit einem Stativ-Laserscanner drei bis vier Stunden dauerten und mit Leo weniger als eine.

Am besten für Körper am Tatort, Fahrzeuge innen und außen, Räume im Detail und Objekte, die für einen Desktop-Scanner zu groß sind.

Spider II erfasst kleine und mittelgroße Objekte und Oberflächen mit 0,05 mm Genauigkeit und 0,05 mm Auflösung sowie einer Farbtextur mit 5 MP, in 19 bis 30 Zentimetern Abstand zur Oberfläche und mit einem Laptop verbunden. Das ist die Detailklasse für Schuhspuren, Werkzeugspuren, Verletzungen, Blutspurenmuster und Bruchkanten. In einer veröffentlichten Studie wurden Schuhspuren in Erde und Sand mit dem Space Spider der ersten Generation in jeweils unter einer Minute gescannt, mit 97 % der Punkte innerhalb von 0,492 mm vom Referenzmodell; siehe Schuhspuren.

Artec Neo, für messtechnische Inspektion entwickelt, erfasst ohne Marker auf dieselbe Weise: 0,05 mm Genauigkeit und Auflösung, Farbe mit 5 MP, derselbe Arbeitsabstand. Er läuft mit Akkus, mit 40 bis 50 Minuten Scannen am Stück und vier Akkus im Lieferumfang, und verbindet sich per Wi-Fi mit einem bis zu 6 Meter entfernten Computer. Mit Referenzmarkern rund um das Objekt erreicht er 0,025 mm + 0,035 mm/m, und jedes Gerät wird mit einem eigenen Genauigkeitszertifikat aus dem nach ISO/IEC 17025 akkreditierten Labor von Artec ausgeliefert, geprüft nach VDI/VDE 2634 Part 3. Neo wurde für die industrielle Inspektion entwickelt; in der forensischen Arbeit ist sein Einsatzfall ein Tatort, an dem ein Kabel ein Problem ist, oder eine Messung, die sich auf einen zertifizierten Wert stützen muss.

Beide erfassen Form, Größe und Lage einer Spur. Der Vergleich von Riefen mit einem bestimmten Werkzeug oder einer bestimmten Schusswaffe erfolgt im Mikrometerbereich, mit einem Vergleichsmikroskop oder einem eigens dafür ausgelegten Topografiesystem. Bissverletzungen können zur Begutachtung dokumentiert werden, doch dem Bissspurenvergleich selbst fehlt eine ausreichende wissenschaftliche Grundlage (PCAST, 2016; NIST, 2023).

Eva ist ein 0,9 kg schwerer Handscanner, der mit einem Computer verbunden ist, mit bis zu 0,1 mm Genauigkeit, bis zu 0,2 mm Auflösung und Farbe sowie einem Sichtfeld von bis zu 536 × 371 mm, das zu ganzen Körpern und großen Verletzungen passt. In einer Studie der University of Toronto dauerte die Dokumentation von 11 simulierten Verletzungen an einer lebenden Versuchsperson mit Eva 26 Minuten gegenüber 54 bei Fotografie und manueller Messung, wobei die Verarbeitung danach erfolgte; die Messungen mit Eva waren so genau wie die manuellen, und das Modell ließ sich entlang gekrümmter Haut vermessen. Siehe Autopsiedokumentation; für eine Wunde, die feineres Detail braucht, Spider II.

Micro II ist ein Desktop-Scanner. Das Objekt wird auf einer automatisierten Plattform fixiert und mit bis zu 0,005 mm Genauigkeit und 0,04 mm Auflösung gescannt, dann einmal umgedreht, um seine Unterseite zu erfassen. Er nimmt Objekte bis 200 × 200 × 150 mm und 2 kg auf – Patronenhülsen, Projektile, Fragmente, Zähne und kleine Werkzeuge – und erfasst ihre Form für Messung und Archivierung. Siehe kleine Spuren.

Unfälle und Fahrzeuge: Ray II mit Leo

Ein Unfall hat beide Maßstäbe. Ray II erfasst die Fahrbahn, die Endlagen, die Sichtlinien und das Trümmerfeld; Leo erfasst die Fahrzeuge, innen und außen, für Deformation und Intrusion. Reifenspuren auf Asphalt zeigen sich in den Intensitäts- und Farbdaten des Lasers statt als Geometrie; Furchen sind Geometrie. Artec empfiehlt Neo und Leo als Paar: Leo erfasst große Flächen schnell, Neo ergänzt Details dort, wo es auf Toleranzen ankommt. Siehe Scannen von Unfallfahrzeugen.

Welche Scanner zusammenarbeiten

Scans verschiedener Artec-Scanner werden in einem Artec Studio-Projekt zusammengeführt und verarbeitet: Ein Handscan eines Körpers oder eines Einschusslochs wird in den Raumscan registriert, sodass das feine Detail an seiner gemessenen Position sitzt, innerhalb des für das Projekt protokollierten Registrierungsfehlers. Siehe den forensischen Punktwolken-Workflow.

• Ray II mit Leo: der Tatort und sein Detail, an Tatorten und Unfallstellen.
• Leo mit Spider II oder Neo: größere Objekte und feine Spuren im selben Fall, etwa eine Tür und die Werkzeugspur an ihrem Schloss.
• Spider II oder Neo mit Micro II: Spuren dort erfasst, wo sie liegen, dann kleine Objekte im Labor.

3D-Scanner, Smartphone-LiDAR, Photogrammetrie oder Totalstation?

• Smartphone-LiDAR: Für Smartphones wird keine Genauigkeitsspezifikation veröffentlicht, und unabhängige Studien berichten Abweichungen von wenigen Millimetern bis zu Zentimetern, je nach App, Tatort und Anwender. Es ist eine Skizze oder eine Orientierungshilfe; Beweismittel nur mit einer validierten Methode. Siehe Profi-Scanner vs. Smartphone-LiDAR.
• Totalstation: pro Punkt genauer, mit 1 bis 2 mm plus einigen ppm, aber sie erfasst einige Hundert Punkte, wo ein Laserscanner die ganze Oberfläche erfasst. Siehe Laserscanner vs. Totalstation.
• Photogrammetrie: Gut ausgeführt, kann sie bei kleinen Spuren mit einem Scanner mithalten, braucht aber Maßstabsreferenzen, gutes Licht und eine Verarbeitung, bevor Sie wissen, ob es funktioniert hat; ein Scanner liefert einen angegebenen Wert und die Bestätigung am Tatort. Siehe 3D-Scannen vs. Photogrammetrie.
• Abformung: Dentalgips bindet in einer Schuhspur in etwa 45 bis 60 Minuten ab, braucht 24 bis 48 Stunden zum Aushärten und zerstört eine Spur in Erde; wer zuerst scannt, behält die Option, danach abzuformen. Siehe 3D-Scannen vs. Abformung.

Wie genau ist forensisches 3D-Scannen, und wie weisen Sie es nach?

Herstellerangaben werden unter definierten Bedingungen gemessen. Ray II gibt 1,9 mm bei 10 Metern an, 2,9 mm bei 20 und 5,3 mm bei 40; die Handscanner geben 0,05 bis 0,1 mm an, mit der Größe des Objekts zunehmend. Micro II hat ein Genauigkeitszertifikat nach ISO 12836, und jeder Neo wird mit einem eigenen Zertifikat ausgeliefert.

In der Fallarbeit zählt die Genauigkeit, die Sie nachweisen können: eine Validierungsstudie, die bekannte Referenzen mit Ihrem Scanner und Ihrem Workflow misst, gegen Akzeptanzkriterien, die Sie festlegen, mit einer Abschätzung der Messunsicherheit, und der für jedes Projekt protokollierte Registrierungsfehler. Ein Herstellerzertifikat ist ein Ausgangspunkt für diese Studie, kein Ersatz. Über die Zulassung entscheidet weiterhin das Gericht; siehe 3D-Beweise im Gerichtssaal.

Was kostet ein forensischer 3D-Scanner?

Die Geräteklasse bestimmt den Großteil des Preises. Ein professioneller Hand- oder Desktop-3D-Scanner, wie er für Spuren, Körper und Fahrzeuge eingesetzt wird, kostet rund 10.000 bis 40.000 USD; ein Stativ-Laserscanner mit großer Reichweite für ganze Tatorte kostet rund 60.000 bis 100.000 USD, je nach Region. Eine Einheit, die sowohl einen Tatortscanner als auch einen Handscanner kauft, gibt etwa 100.000 bis 140.000 USD für Hardware aus.

Verarbeitungssoftware, Zubehör, Schulung und erweiterte Garantie kommen hinzu. Artec Studio wird als Jahresabonnement oder als einmalige Lizenz verkauft, und Premium-Pakete enthalten mehrere Jahre davon zusammen mit dem Scanner. Den Kosten stehen die am Tatort gesparte Zeit und die Messungen gegenüber, die nach der Freigabe verfügbar bleiben; im Einzelnen aufgeschlüsselt unter wovon die Kosten eines forensischen Scanners abhängen.