Laser scanner e nuvola di punti

SCAN2BIM e l’uso del laser scanner

Come raccontavamo in altro articolo, da qualche mese per i rilievi sugli edifici usiamo il metodo SCAN2BIM: eseguiamo il rilievo con laser scanner, da cui otteniamo una nuvola di punti utilizzata a supporto della modellazione in ambiente BIM, al fine di creare un modello tridimensionale dello stato di fatto.

Come funziona il laser scanner

Ogni laser scanner è dotato di un proiettore e di una camera che durante la scansione rilevano tutte le superfici parallele come punti da cui si potranno ricostruire spigoli e lunghezze. Il calcolo della distanza avviene per triangolazione: tra l’oggetto da rilevare, il proiettore e la camera si crea un triangolo rettangolo di cui sono noti gli angoli.

Laser scanner a confronto

Alcuni tipi di laser scanner sono portatili – come il nostro Geoslam Horizon – e per eseguire la rilevazione bisogna usarli come una videocamera.

Altri, invece, – come i nostri Leica RTC 360 e BLK 360 – si definiscono a stazione fissa: dopo aver montato lo strumento su un apposito treppiede e premuto il pulsante di avvio, la scansione viene eseguita in autonomia. Bisogna soltanto spostare fisicamente il laser scanner, di volta in volta, nella successiva posizione di rilevamento.

Vediamo alcune caratteristiche del laser scanner RTC 360. La risoluzione delle immagini rilevate può essere impostata come: bassa, media o alta. Più è alta la risoluzione maggiori saranno i tempi impiegati per la scansione – da qualche secondo fino a un minuto di differenza – e l’importazione della nuvola, crescerà, però, anche la qualità dell’intera progettazione.

Una risoluzione media, per esempio, è di 40 milioni di punti al secondo, ha una dimensione di 650 MB e dura 1,51 minuti.

A parità di risoluzione una scansione fatta con il laser scanner RTC 360 dura la metà e riesce a catturare molti più dettagli rispetto a quella eseguita con BLK 360.

Man mano che si fanno le scansioni le si possono controllare tramite l’app sul tablet in modo da capire se sia il caso di rifare la scansione o per agganciare eventuali foto integrative da posizionare manualmente all’interno del modello tridimensionale, come, ad esempio, etichette di impianti o elementi di dettaglio per una modellazione migliore.

Inoltre è più facile collegare tra loro le varie scansioni per poi costruire il modello 3D, essendo lo strumento dotato di un sistema di localizzazione interno. Leica fornisce il software Cyclone REGISTER 360 per l’esportazione della nuvola su Cloudwork for Revit. Con l’uso di Autodesk Revit a partire dalla nuvola di punti si crea il modello tridimensionale navigabile.

Un caso esempio

Nell’immagine sopra – che riguarda un nostro rilievo di un edificio di Bologna in vista di una possibile riqualificazione energetica – si vede come abbiamo ricostruito l’interno ed esterno di un edificio a partire dalle scansioni del laser scanner.

Gestione della nuvola di punti

Una volta completato il rilievo dell’edificio, si importano le varie scansioni nel software fornito da Leica, il Cyclone REGISTER 360. Per elaborare le scansioni bisogna:

• Importare e registrare le scansioni ottenute, ovvero collegare le diverse scansioni
• Gestire e pulire la nuvola di punti, per eliminare le parti superflue
• Esportare e poi importare della nuvola in Autodesk Revit, il software che usiamo per la modellazione

Finito il processo di elaborazione si ottiene una nuvola di punti dell’edificio rilevato.

Come dicevamo prima, al crescere della qualità delle scansioni aumenteranno le dimensioni. Ecco perché non è semplice gestire le nuvole di punti che hanno un alto grado di informazioni, sia perché serve un hardware molto potente sia per gli elevati tempi di elaborazione delle varie fasi.

Potenzialità dell’uso del laser scanner

Ecco alcuni dei vantaggi nell’uso del laser scanner per il rilievo digitale degli edifici al posto dei classici strumenti usati nel rilievo tradizionale:

• I tempi per il rilievo si riducono moltissimo, quindi, anche quelli dell’intero progetto: dalla progettazione alla realizzazione
• Raccolta dei dati più veloce e dati più precisi: ciò significa che sarà bassissima la probabilità di errori nelle fasi successive
• Il livello di alta precisione si ha anche nel caso di edifici molto complessi dal punto di vista architettonico
• La possibilità di controllare in tempo reale i dati rilevati e come si integrano tra loro
• Poter acquisire immagini in risoluzione 4k HDR, importanti per la qualità del modello 3D da costruire

Criticità dell’uso del laser scanner

Oltre ai tantissimi vantaggi in termini di tempo e qualità ci sono anche alcune criticità che bisogna saper gestire:

• Il costo del laser scanner
• Non è semplice gestire la nuvola di punti
• Non ci sono automatismi per la restituzione grafica degli elementi architettonici

Campi di applicazione

Il rilievo digitale con il laser scanner può essere molto utile a architetti, ingegneri, geometri, strutturisti e termotecnici nel momento in cui si trovano a occuparsi di:

• Restauro e conservazione
• Interventi edilizi sull’esistente
• Rilievi molto complessi
• Realizzazione di modelli digitali e di realtà virtuale
• Rilievo dello stato di fatto in condizioni particolari come, ad esempio, nel caso di edifici molto deteriorati o in parte demoliti.

Se sei un architetto, ingegnere, geometra, strutturista o termotecnico o fai parte di uno Studio che è interessato a saperne di più sul laser scanner scrivici a info@gruppoeden.it.