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3D Target

Sistemi Mobile Mapping e Laser Scanner terrestri a confronto direttamente sul campo

Il mondo delle strumentazioni per il rilievo 3D negli ultimi anni si è popolato di sistemi altamente tecnologici che rispondono alle richieste sempre più esigenti del mercato, come la qualità e la produttività. Sempre più professionisti in ambito topografico, ingegneristico e impiantiscono hanno già investito o sono in procinto di farlo in strumentazioni che gli consentano di ottenere un dato 3D accurato e di elevato valore. 

Microgeo con il bagaglio di esperienza maturato in quasi vent’anni sul mercato della strumentazione di rilievo 3D contact-less ha deciso di mettere a confronto due strumentazioni di altissimo livello tecnologico direttamente sul campo: Laser Scanner Terrestre statico e Sistema Mobile Mapping con tecnologia SLAM.

Verranno presentati i risultati di entrambi su un medesimo scenario per mettere in risalto le caratteristiche che contraddistinguono entrambe le tecnologie. Da un lato vedremo la produttività, dall’altra la qualità.

Lo scopo, quindi, non è quello di decretare un “vincitore” tra i due sistemi, ma di mostrare come questi strumenti, estremamente validi, affrontano il medesimo scenario.   

Sistemi a confronto

Entrambi gli strumenti sono dotati di tecnologia laser che è in grado di misurare ad altissima velocità la posizione di centinaia di migliaia di punti, i quali definiscono la superficie degli oggetti circostanti. Quello che si ottiene è un insieme di punti molto denso che è definito “nuvola di punti”.

Si tratta quindi di una misurazione diretta poiché permette di ottenere delle misurazioni correlate ad una precisione strumentale testimoniata da un certificato di calibrazione, che documenta ufficialmente i risultati della misura.

Ciò che distingue i sistemi presi in esame sono le modalità di acquisizione, uno acquisisce il mondo circostante in maniera statica e l’altra in movimento e non solo…

Vediamo brevemente come funzionano.

Laser Scanner terrestre statico  

FARO_FOCUS.png

I Laser Scanner Terrestri sono montati su un treppiede e possono acquisire un’intera area a 360° sia in pochi secondi sia in decine di minuti a seconda del tipo di modello e di impostazioni selezionate.

Una volta terminata la prima scansione l’operatore sposterà lo scanner su un altro punto (stazione di scansione) per proseguire con l’acquisizione dell’area di interesse.

Durante l’acquisizione lo strumento archivia, per ciascun punto rilevato, la distanza calcolata e gli angoli orizzontale e verticale in base alla posizione del corpo e dello specchio. Oltre a queste informazioni, viene acquisito anche il valore di riflettanza della superficie colpita dal laser che, ad esempio, sarà tanto più alto quanto la superficie tenderà al colore bianco.


Sistemi Mobile Mapping della GeoSLAM

GEOSLAM.png

 

GeoSLAM, leader di mercato dei prodotti laser scanner con tecnologia SLAM 3D, ha messo in produzione degli strumenti estremamente versatili e produttivi.  L’acronimo SLAM sta per Simultaneous Localization and Mapping, ossia Mappatura e Localizzazione Simultanee, ed è una tecnologia nata tra gli anni ’80 e ’90 nell’ambito dell’industria robotica. Gli ingegneri svilupparono un algoritmo che consentiva ai robot di mappare e navigare contemporaneamente all’interno di un ambiente chiuso senza l’ausilio del GPS.

I dispositivi come lo ZEB Horizon (utilizzato in questo test) prendono i dati dai sensori, in questo caso un Laser Scanner, per costruire un'immagine dell'ambiente che li circonda e riuscendo a posizionare gli elementi all'interno di quell'ambiente. I dati forniti dal Laser Scanner e contemporaneamente da una piattaforma inerziale (IMU) all’interno dello strumento consentono di calcolare e di posizionarsi nell’ambiente circostante.

Spostando la sua posizione all’interno dell’area, tutte le geometrie dell’ambiente, cioè muri, pavimenti, pilastri si sposteranno in relazione al dispositivo e l'algoritmo SLAM potrà migliorarne la stima con le nuove informazioni di posizione. Si tratta, quindi, di un processo iterativo: più iterazioni richiede il dispositivo, più accuratamente può posizionarsi all'interno di quello spazio.

Scenario del rilievo

Il modo migliore per mettere a confronto entrambi i Sistemi è stato quello di utilizzare lo stesso scenario di acquisizione.

Il rilievo consiste nell’acquisire un immobile composto da parte interna destinato agli uffici, lato esterno adibito a parcheggio e un piano interrato, per un’area totale di 600 mq. ca.

I criteri di valutazione sono i seguenti:

  • Tempi di acquisizione dell’intera area
  • Velocità e risoluzione
  • Portata
  • Colore
  • Tempi di elaborazione
  • Qualità della nuvola di punti
  • Output: sezioni e planimetrie 

Tempi di acquisizione dell’intera area 

I sistemi in movimenti come lo GeoSLAM nascono per essere estremamente produttivi e versatili ed è per questo che riescono a ricoprire aree molto grandi in brevissimo tempo.

I tempi di scansione dei Sistemi Laser Scanner Terrestri variano a seconda del tipo di qualità e risoluzione vogliamo ottenere dal nostro rilievo.

tempi_acqq.png

 

Velocità e risoluzione

Per velocità si intende il numero di punti acquisiti al secondo. La risoluzione, d’altra parte, riguarda la capacità di rilevare e rappresentare gli oggetti di dimensioni minime, ossia la capacità massima della nuvola di punti. Il grande vantaggio di utilizzare il Laser Scanner FARO è quella di avere fino a 9 profili di risoluzione che consentono agli utenti la massima flessibilità e di affrontare qualsiasi scenario.

velocità.png

 

distanza.jpg

 

Portata

La portata è la massima distanza che lo scanner è in grado di misurare.

portata.png

Colore

Entrambi i sistemi sono dotati di una camera che permette di colorare la nuvola di punti.

colore.png

Il ZEB Horizon è equipaggiato dalla ZEB Cam, ossia una videocamera che raccoglie immagini che possono essere visualizzate insieme alla nuvola di punti 3D e utilizzate per estrarre informazioni dell’ambiente.

La camera integrata della Serie S dei Laser Scanner FARO è tra le più performanti del mondo Laser Scanner. Si tratta di una fotocamera coassiale con il raggio laser, con una risoluzione che raggiunge fino a 180 MP con possibilità di effettuare il bilanciamento del bianco in 3 modalità: misurazione bilanciata, ponderata orizzontale, ponderata allo zenit.

nuvola_colorata.jpg

 

La modalità HDR (High Dynamic Range) consiste nell’unire le immagini acquisite con diverse esposizioni della luce fornendo una gamma dinamica di luminosità maggiore.

Inoltre, la FARO ha introdotto un’interessante modalità di fusione dati: HDR con illuminazione laser (LI-HDR). Con LI-HDR, una fotografia dell'area sottoposta a scansione viene unita alle informazioni sulla quantità di luce laser riflessa dalle superfici durante la scansione.

 

nuvola_colorata_faro.jpg

Altamente consigliata questa modalità quando il soggetto da acquisire presenta una superfice con diverse tonalità cromatiche come un monumento dal valore storico-archeologico o quando si passa da una zona molto illuminata ad un’altra scarsamente illuminata.

Tempi di elaborazione

Aspetto cruciale da considerare è il tempo di elaborazione dei dati acquisiti. I tempi dipendono principalmente dai seguenti elementi:

  • Prestazioni della nostra workstation
  • Durata e numero delle scansioni. Nel caso dello GeoSLAM si tratta di un'unica scansione in movimento.
  • Densità delle scansioni, ossia il numero di punti acquisiti;
  • Se l’acquisizione laser è accompagnata da quella a colori;
  • Registrazione (allineamento) delle nuvole: nel caso dello GeoSLAM, trattandosi di unico rilievo in movimento, non è richiesta, mentre per il Laser Scanner è necessaria e può avvenire sia in modalità automatica sia manuale.

 tempo_elaorazione.png

 

Qualità della Nuvola di punti

Altro fattore da valutare per una corretta ricostruzione 3D del soggetto acquisito è la qualità della nuvola di punti prodotta dai sistemi di scansione utilizzati.

Dalla nuvola di punti, infatti, dobbiamo estrarre elementi fondamentali quali sezioni, prospetti e planimetrie.

La qualità della nuvola di punti è determinata in parte da quanto rumore produce.

Il rumore non è altro che un insieme di punti di una nuvola che sono stati elaborati, ma che non rappresentano nessun elemento fisico del soggetto acquisito. Meno rumore è presente all’interno della nuvola, maggiore è la sua qualità.

Se l’acquisizione laser è accompagnata da quella a colori, la qualità di quest’ultima è determinata dalla risoluzione delle immagini scattate.

nuvola_faro.jpg

nuvola_geoslam.jpg

 

Output: sezioni e planimetrie

In ultima analisi, sono state esportati dalle nuvole di punti le medesime sezioni e planimetrie all’interno del software PointCAB. I formati delle sezioni e planimetrie generati comunicano senza problemi con altri software esterni come quelli CAD e con le piattaforme più note adibite al BIM.

 

plan.jpg

 

plan_2.jpg

 

 

interna.jpg

 

sezione.jpg

Conclusioni 

Nelle righe precedenti sono stati presentati gli aspetti fondamentali di questi due sistemi evidenziandone le principali differenze.

Scegliere di lavorare con un sistema in movimento e uno statico significa progettare il rilievo in maniera differente.

Lo ZEB Horizon, ad esempio, si presenta in una veste estremamente ergonomica. Puoi scansionare un’intera area semplicemente camminando… Lo strumento, inoltre, può essere equipaggiato da diversi accessori, pensati per far fronte a qualsiasi scenario. È trasportabile sia a mano sia in spalla con un comodo zaino. Può essere montato sia su auto sia su drone. Scegliere gli strumenti GeoSLAM significa ottenere la massima versatilità, flessibilità e produttività.

D’altro canto, con il Laser Scanner FARO si riesce ad ottenere un’accuratezza e una qualità del dato superiore rispetto al mobile. Sebbene la scansione terrestre richieda più tempo, è possibile ottenere una maggiore precisione nelle misure e anche immagini in HDR. Inoltre, in qualsiasi momento l’utente decide se generare una nuvola di punti più o meno densa e se creare finestre di scansione per un maggiore dettaglio.

Infine, il Laser Scanner FARO presenta anch’esso una buona dose di versatilità: oltre ad avere 9 programmi di funzionamento selezionabili e personalizzabili dall’utente ha la possibilità di essere integrato in un sistema Mobile.

 

Quale Laser scegliere? 

Entrambi i sistemi sono valide soluzioni per i professionisti nel settore AEC e quello edilizio.

In particolare, con il recente Superbonus 110%, è diventato ancora più importante dotarsi di strumentazioni versatili e veloci come quelli appena descritti per affrontare impegnative e numerose sessioni di rilievo.

Il GeoSLAM ZEB Horizon può offrire maggiore flessibilità negli ambienti interni e al chiuso dove non sempre è possibile posizionare il treppiede degli scanner terrestri. Se non hai bisogno di ottenere la massima precisione e di colorare le tue scansioni questo potrebbe essere lo strumento che fa al caso tuo.

Se la precisione è la tua priorità e hai bisogno anche di immagini di elevata risoluzione e di una nuvola di punti poco rumorosa la scelta ricade sul Laser Scanner FARO.

E voi quale dei due strumenti di scansione 3D utilizzate? O quale vi piacerebbe provare?

Microgeo è a disposizione per una consulenza gratuita per consigliarvi le strumentazioni più efficaci e produttive.  

Scrivete aQuesto indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo. per maggiori informazioni o compilate il seguente form:


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Commenti  

# GeometraAdriano Facchin 2021-03-12 20:02
Noi utilizziamo GEOSLAM per i rilievi necessari alle verifiche di conformità urbanistica. È uno strumento ottimo, e la sua rapidità ci consente di rilevare interi condomini in poche ore.
Rispondi

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