La progettazione di un impianto industriale è un procedimento complesso che integra al suo interno diverse discipline e utilizza le tecnologie più avanzate. Le moderne tecniche di progettazione impiegate per realizzare i nuovi impianti industriali o per modificare quelli già esistenti, utilizzano una tipologia di rilievo geometrico che permette di ottenere una misurazione precisa e dettagliata dell’impianto.

In commercio sono disponibili software che permettono di progettare impianti industriali completi, come il 3D piping software di ESAin: dalla fase concettuale iniziale, alla realizzazione, fino alla messa in opera e al revamping dell’impianto. Questi software includono inoltre funzionalità che permettono di ottenere una rilevazione, con precisione millimetrica, dell’impianto: questo è possibile grazie all’integrazione delle nuvole di punti, ottenute mediante i rilievi effettuati con i laser scanner.

La nuvola di punti viene oggi utilizzata in numerosi campi: dai rilievi topografici fino alla rappresentazione tridimensionale di oggetti, edifici e impianti industriali di piccole o grandi dimensioni.

Scopriamo insieme come funziona e le tecnologie utilizzate per ottenerla.

Cos’è la nuvola di punti

La nuvola di punti è una rappresentazione di un oggetto o di una superficie ottenuta attraverso l’unione di un insieme di punti nello spazio. Ogni punto viene posizionato utilizzando gli assi X,Y, Z e può avere dei valori di intensità: questi sono ottenuti, ad esempio, mediante il sistema RGB, con cui si associa il colore esistente nel mondo reale ad ogni punto rilevato. 

Possiamo quindi definire la nuvola di punti come lo strumento che permette di rappresentare graficamente una geometria reale e di ottenere un modello matematico tridimensionale, in cui sono riportate le coordinate di ogni punto, insieme al suo colore, alla scala cromatica, alla riflettanza e ad altre caratteristiche.

La precisione garantita dalla nuvola di punti la rende la soluzione ideale per ottenere una rilevazione precisa di un impianto industriale, da preferire rispetto ad altri sistemi di rilievo. A questo si aggiunge una riduzione dei tempi e delle spese da sostenere durante la progettazione di un impianto industriale: in poco tempo si avranno infatti tutte le informazioni richieste e non saranno necessari successivi rilevamenti per correggere eventuali errori o imprecisioni.

Come si ottiene una nuvola di punti

Le nuvole di punti possono essere ottenute con i laser scanner 3D, una tecnologia che permette di raccogliere le informazioni di un oggetto o di una superficie utilizzando un impulso laser. Con questi strumenti è possibile rilevare una grande quantità di punti sulla superficie esterna degli oggetti che si intende scansionare.

I laser scanner (o laser 3D), impiegati per generare le nuvole di punti, permettono di ottenere dei modelli digitali tridimensionali degli oggetti mediante l’utilizzo di un fascio laser: quest’ultimo colpisce la superficie dell’oggetto creando delle nuvole di punti che ne definiscono la posizione nello spazio. 

Durante la fase di rilievo l’impulso laser non riesce tuttavia a misurare i valori RGB, ma solamente una riflettanza di ritorno: inizialmente, infatti, la nuvola di punti è in scala di grigi. Per questo motivo i moderni laser scanner sono dotati di camere integrate, che colorano la nuvola di punti 3D sovrapponendo alcune fotografie ad alta risoluzione.

In questo modo è possibile velocizzare notevolmente la progettazione e la modifica di un impianto industriale: i laser scanner possono infatti essere usati anche all’aperto, mediante l’utilizzo di droni e le nuvole di punti si possono importare su Autocad o su un software di gestione dedicato. I singoli file di scansione ottenuti vengono in seguito allineati tra di loro con un procedimento noto come “registrazione del set di punti”: i diversi rilevamenti dell’impianto industriale vengono uniti per generare il Point Cloud, il file che unisce tutte le scansioni effettuate.

Principali sistemi di laser scanner

I moderni laser scanner utilizzati per ottenere la nuvola di punti sono sempre più precisi ed affidabili e permettono di acquisire le coordinate spaziali di un oggetto o di una superficie in modo automatico: questa caratteristica li differenzia dagli altri sistemi di rilevamento, in cui è necessaria la presenza di un operatore qualificato. In commercio sono presenti laser scanner che riescono ad acquisire fino ad 1 milione di punti al secondo e che offrono una vista a 360° lungo l’asse orizzontale e fino a 305° sull’asse verticale. L’accuratezza della misurazione, insieme alla velocità di scansione, li rendono degli strumenti ideali in ambito industriale.

Si può ottenere la nuvola di punti con diverse tipologie di laser scanner, che si differenziano rispetto ai principi di acquisizione impiegati:

1. Laser scanner distanziometrici. Chiamati anche laser scanner terrestri, includono un automatismo che permette di acquisire il profilo 2D dell’oggetto scansionato: ruotando il laser di 360° sul punto di presa viene completata la scansione. Hanno una portata che arriva fino ai 6 km.
2. Scanner a triangolazione. La maggior parte dei modelli sono dotati di un sistema di camere che utilizza fasci luminosi e sistemi di triangolazione inversa per ottenere il rilievo 3D dell’oggetto. Possono essere impiegati anche nella progettazione industriale, come ad esempio per creare la scansione di una componente dell’impianto.

Le principali estensioni dei file di scansione

Durante la registrazione del set di punti si ha la possibilità di eliminare eventuali punti ridondanti, dovuti alla sovrapposizione delle scansioni e di ottenere un file chiaro e dettagliato. I file di scansione che contengono le nuvole di punti rilevate con il laser 3D possono essere generati con diverse estensioni, che differiscono rispetto al sistema di acquisizione scelto. 

Ecco le estensioni dei file di scansione più utilizzate:

• XYZ. È un formato ASCII disponibile in diverse varianti, basato sulle coordinate cartesiane XYZ.
• LAS. Un formato binario utilizzato per memorizzare i dati rilevati dallo scanner 3D, ampiamente diffuso e compatibile con molti software in commercio.
• PTX, PTS. In questo caso la nuvola di punti ottenuta con il laser scanner è contenuta in un file di scansione generalmente in versione ASCII.
• E57. Un tipo di formato che usa sia l’ASCII che il codice binario per la memorizzazione dei dati, dando la possibilità agli utenti di sfruttare al massimo i vantaggi di entrambi i tipi di file.
• RCP, RCS. Il formato proprietario di Autodesk specifico per il Point Cloud, che si può esportare anche attraverso i principali software di gestione della nuvola di punti.

 

Vuoi conoscere i migliori software per la gestione delle nuvole di punti?

 

Contattaci

 

Ti forniremo la soluzione più adatta alle tue esigenze.