RESTITUZIONE DIGITALE DI SUPERFICI ARCHITETTONICHE – 3D SCANNER.

NUOVE TECNOLOGIE

IUAV – Corso di informatica e disegno digitale – Prof. Maurizio Galluzzo

Barbetta Marco mat. 269445

PER L’ARCHITETTURA:

INTRODUZIONE

• Nel rilievo tradizionale la misura percorre l’architettura, decodificandone i significati.

• La misura è infatti implicitamente espressione della materia, plasma la materia, fa parlare la forma; è espressione di qualità corrispondenti al significato delle parti e degli elementi dell’architettura. Misurare significa attribuire un’identità alle cose che può essere espressa anche attraverso il suo corrispondente numerico.

• La misura scandisce e regola lo spazio, discretizza il continuum del reale in parti dotate di significato.Il rilievo tradizionale trova corrispondenza nella rappresentazione mongiana e sottende una dimensione lineare ove le entità da sottoporre a misura sono riferite a misurazioni parziali.

Rilievo tradizionale/nuove tecnologie

• Diversamente, attraverso la tecnologia del laser scanner, il modello geometrico di riferimento diventa tridimensionale attraverso il rilievo della nuvola di punti. Ciascun punto è definito dalla sua posizione spaziale in coordinate x y z rispetto al punto di origine rappresentato dalla posizione dello strumento e se lo strumento è in grado di rilevare anche la mappatura fotografica dell'oggetto anche attraverso le sue coordinate cromatiche.

• La misurazione diventa indistinta in quanto la descrizione geometrica digitale dell'oggetto è discretizzata in milioni di punti ontologicamente indifferenziati di cui variano solo le coordinate numeriche e cromatiche.

Funzionamento

• I laser a scansione (o laser scanner) sono dispositivi capaci di emettere un impulso elettromagnetico (il laser) e di ricevere il segnale riflesso, misurando l'intervallo di tempo trascorso e quindi la distanza tra lo strumento ed il punto rilevato. Il raggio laser viene deflesso mediante un meccanismo di specchi rotanti ed oscillanti che con il variare dell'angolo azimutale e zenitale, illumina il terreno in punti contigui.

Questo sistema opera misurando anche migliaia di punti al secondo formando delle "nuvole di punti". Per ogni misurazione (x,y,z), il sistema fornisce l'intensità del segnale di ritorno descrivendo la superficie dell'oggetto scansionato.

Il laser scanner

• Il laser scanner è un dispositivo elettro-ottico meccanico che, attraverso la tecnica di scansioni successive, permette di rilevare automaticamente un oggetto nelle sue tre dimensioni. Lo scanner

laser utilizza un fascio di luce strutturata che non danneggia o altera la consistenza materica delle

superfici misurate. Gli scanner laser sono strumenti motorizzati in grado di misurare in un

tempo relativamente ridotto un notevole numero di punti sulla superficie dell’oggetto. Il prodotto di una scansione è una nuvola di punti, di coordinate x y

z, visualizzabile direttamente sul monitor di un computer come "fotografia tridimensionale", formata da milioni di punti, che descrivono

dettagliatamente la superficie dell'oggetto rilevato, e dalla quale è possibile ricavare informazioni

dimensionali e colorimetriche.

La nuvola di punti

• La tecnologia del laser scanning consente, con diverse modalità, di acquisire digitalmente oggetti di varie dimensioni, in maniera automatica e non invasiva.

• Il rilievo tridimensionale fornisce le tre coordinate del punto rilevato e il valore della riflettanza, che cambia a seconda della natura del materiale.Quanto maggiore è la risoluzione impostata per l'acquisizione tanto più densa sarà la nuvola di punti e quindi il dettaglio della rappresentazione.

Acquisizione dei dati• Le fasi di rilievo si distinguono in:• fase di acquisizione dei dati (scansione); • fase di processamento dei dati; • fase di elaborazione dei dati. • Lo scanner una volta montato su un treppiedi dotato di livella, viene collegato alle batterie e

programmato con un computer esterno. I parametri da impostare sono: la risoluzione, che permette di stabilire quanti punti catturare in una scansione; la velocità di scansione, che dipende dalla risoluzione in maniera inversamente proporzionale; la precisione, che dipende dalla risoluzione in maniera proporzionale: maggiore è il numero di punti acquisiti migliore è il dettaglio della scansione. Impostati i parametri, lo scanner inizia a emettere un raggio laser che colpisce l'oggetto producendo una nuvola di punti relativa alle superfici colpite dal raggio. Alla fine di ogni scansione, che dura in media dai 15 ai 20 minuti, a seconda della risoluzione impostata, i dati vengono registrati o sul pc interno di cui è dotato lo scanner o su una scheda di memoria (dipende dal tipo di scanner utilizzato). I dati vengono trasferiti su un pc esterno. Le scansioni sono immediatamente visualizzabili.

Processamento dati

• I software per il processamento dei dati sono di due tipi:

• software di base: programma proprietario, fornito con lo scanner, serve per codificare ed esportare i dati recepiti alla fine della scansione;

• software di modellazione: consente di intervenire in maniera mirata sull'enorme banca dati prodotta dal rilievo digitale. Il software di modellazione serve a gestire il prodotto della scansione che è costituito da una o più nuvole di punti ad altissima densità, milioni di punti, che descrivono la superficie dell'oggetto. Le scansioni vengono importate all’interno del software di modellazione.

• Le singole scansioni vengono sottoposte ad operazioni di filtraggio in modo da eliminare in maniera automatica segnali spuri che forniscono coordinate 3D non corrette.

• Gli strumenti di editing consentono di gestire migliaia di punti che scaturiscono dal processo di digitalizzazione, semplificando e riducendone il numero in fase di costruzione di geometrie. La nuvola punti viene trasformata in spline, superfici e mesh.

Estrazione dei datiA seguito del processamento dei dati

è possibile:-misurare;

-produrre filmati; -ottenere immagini rettificate;

-esportare le sezioni ottenute in formato DXF;

-posizionare l’oggetto rilevato secondo un riferimento topografico;

-creare un modello esportabile in CAD

Produce un reale virtualmente conoscibile

solo attraverso la sua manipolazione potrà diventare uno spazio

intellegibile.-La rilettura dei punti

restituirà al modello digitale il significato

dell’architettura.Rilettura che avviene

attraverso:la riduzione quantitativa dei

dati; -la riduzione alla bidimensionalità; -’interpretazione.

Rilevamento Laser 3D

Ruolo dell’operatore

• Il ruolo dell’operatore resta centrale in quanto opera una ripresentazione dei dati.

• E’ lo stesso strumento a ribadire implicitamente il concetto che la rappresentazione è un processo che, per la sua valenza di operazione critica e interpretativa, resta una prerogativa propria dell’architetto, dello storico, dello studioso che con lo sguardo legge, con la mente individua, con la mano disegna, costruendo un simulacro del reale che reca in sé l’impronta di chi lo ha tracciato, del suo tempo, della sua storia, della sua cultura. In tal senso, i contenuti della rappresentazione sono indipendenti da ogni strumentazione.

• L’apparato teorico disciplinare del rilievo rimane inalterato, spostandosi l’oggetto concreto nella memoria della macchina.