Reconstruimos la geometría de elementos e infraestructuras mediante escáner láser 3D

Obtención de datos con escaner láser 3D

El escaneo láser es una tecnología ampliamente aplicable para una serie de industrias. Sin embargo, la adopción en el sector de la arquitectura, ingeniería y construcción es comparativamente incipiente y aún no se han aprovechado plenamente los beneficios potenciales durante la ejecución de proyectos y para las operaciones y el mantenimiento de los activos existentes.

Con el aumento de los avances tecnológicos de escaneo láser 3D y el modelado de información de edificios (BIM), la industria de la arquitectura, ingeniería y construcción está experimentando una nueva revolución científica y tecnológica comparable a la introducción del CAD. El escáner láser 3D nos permite medir cualquier construcción compleja, independientemente de la etapa en la que se encuentre el proyecto,  y cuando se integra con BIM permite mejorar considerablemente la inspección de calidad y los niveles de aceptación de un proyecto.

Medición de distancias:

Los sistemas de escaneo capturan principalmente la posición física de un objeto objetivo, representado como una serie de puntos (formando una "nube de puntos"), generalmente en coordenadas cartesianas (XYZ). Esto se logra comparando el pulso de luz emitido y devuelto, y determinando el valor del objeto objetivo t en relación con la posición del instrumento de exploración.

El escáner calcula la posición midiendo el ángulo del ensamblaje del escáner (cabezal y reflector del escáner) y el tiempo de viaje de la luz (medido directamente como en los escáneres de tiempo de vuelo, o indirectamente, como en los escáneres basados en luz y en fase).

Color e intensidad:

El escáner también registra una medida de la energía de retorno (representada como un valor de intensidad) desde la superficie, que es una función de las características de la superficie objetivo y las condiciones de luz ambiental. La mayoría de los escáneres tienen la capacidad de determinar el color de cada punto mediante el uso de una cámara (puede ser incorporada o separada), que se representa mediante la escala de valores RGB (rojo, verde, azul) comúnmente utilizada. Debido a que los escáneres son sistemas ópticos, solo se captura lo que el escáner puede "ver", por lo que los escáneres no pueden atravesar paredes u otros obstáculos (estos crean "sombras" en la nube de puntos donde no se capturan datos). De hecho, la integridad de los datos dependen de las condiciones ambientales durante la adquisición, como también lo son los datos de intensidad y color, que varían según las condiciones de luz.

Nubes de puntos:

Los valores de medición se representan con un formato de archivo que expresa la posición, la intensidad y el color de cada punto individual en la nube de puntos. En última instancia, los datos se pueden codificar en una variedad de formatos de archivo de nube de puntos (ASCII, PTS, LAS, E57, etc.), que utilizan alguna variación en el esquema de color de intensidad de posición de XYZ/RGB. Varios proveedores de hardware y software tienen una nube de puntos propietaria que se puede convertir fácilmente según las necesidades del cliente. A menudo es prudente que los clientes especifiquen los formatos de archivo de entregables basados en el uso final de los datos en negociación con los proveedores de servicios, especialmente cuando los datos se integrarán con los sistemas de administración de información existentes. Los clientes pueden considerar el uso de un formato de archivo estándar que no sea de propiedad exclusiva, como el formato de archivo ASTM E57 para el intercambio de datos de imágenes en 3D para garantizar la conformidad con las necesidades del proyecto. Pudiendo ser utilizados por los software de modelado más habituales como Autocad, Revit, Archicad, Solidworks, Tekla, Inventor  y otros.

Precisión de la medición

Varios factores afectan la precisión de los datos de la nube de puntos, incluidas las capacidades y la calibración del instrumento, y las medidas de control de calidad. Las condiciones ambientales que afectan la integridad de los datos incluyen la reflectividad de la superficie, el ángulo entre el escáner y el objetivo (ángulo de incidencia), y el rango al objeto objetivo (el rayo láser diverge con la distancia, por lo que las mediciones más alejadas del instrumento son menos precisas). Los proveedores de servicios de escaneo 3D son expertos en controlar estas fuentes de error, por lo que es crucial establecer requisitos de desempeño funcional antes de la adquisición de campo para que el instrumento óptimo, la (s) posición (es) de escaneo y los tiempos de adquisición se puedan negociar con el proveedor del servicio para lograr Los más altos entregables de calidad. Sin embargo, se aplican una serie de reglas generales que los clientes deben conocer para garantizar el desarrollo adecuado de los requisitos de rendimiento funcional.

Sistemas móviles / aéreos:

Los sistemas de escaneo móvil y aéreo, donde el escáner se monta en un vehículo en movimiento durante el proceso de medición, capturan datos adicionales sobre el movimiento del vehículo para compensar el movimiento. Un sistema de navegación global por satélite (GNSS) detecta la posición y la velocidad del escáner, una unidad de medición inercial (IMU) detecta la velocidad de actitud y la aceleración del escáner. Esta información se almacena y procesa durante el proceso de adquisición de datos, y luego el procesamiento El software genera un archivo de nube de puntos con las posiciones físicas ajustadas, lo que permite a los equipos de proyecto capturar datos muy rápidamente del entorno físico sin tener que movilizar el equipo varias veces. Los datos adicionales, como las condiciones ambientales durante el tiempo de captura de datos, así como los datos de calibración y del proveedor de servicios, también pueden estar vinculados al conjunto de datos. El escaneo aéreo y móvil se está convirtiendo rápidamente en el método estándar para crear modelos de ciudades digitales, documentar redes de carreteras, túneles o líneas eléctricas, y otras iniciativas de medición de infraestructura a gran escala.

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