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Che cos'è e come funziona un laser scanner 3D?

laser scanner sono strumenti in grado di misurare ad altissima velocità la posizione di centinaia di migliaia di punti i quali definiscono la superficie degli oggetti circostanti. Il risultato dell’acquisizione è un insieme di punti molto denso comunemente denominato "nuvola di punti". 

Possiamo definire i laser scanner come sistemi di misura diretta permettendo di ottenere misurazione correlate ad una precisione strumentale definita da un certificato di calibrazione.

Come funziona il laser scanner?

Prima di avviare la nostra scansione per ottenere la già citata "nuvola di punti" occorre impostare i parametri della stessa. Infatti la velocità e il passo delle rotazioni possono essere impostate dall’operatore, il quale agendo su questi parametri determina la risoluzione della scansione, cioè la densità della griglia di punti rilevati ad una certa distanza, e la qualità del dato acquisito, tipicamente più alta per rotazioni più lente. I due parametri determinano quindi anche la durata della scansione che può variare da circa trenta secondi fino a varie decine di minuti per scansioni complete a 360°.

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 sarà tanto più alto quanto la superficie tenderà al colore bianco.

Inoltre esistono laser scanner 3D che montano una fotocamera digitale integrata che, dopo la fase di acquisizione dei dati geometrici, viene utilizzata attraverso procedure automatiche per l’acquisizione di immagini dello spazio rilevato. Le foto così acquisite saranno successivamente mosaicate dai software di elaborazione dei dati e applicate alle nuvole di punti per arricchirle delle informazioni di colore.

Come funziona il Laser Scanner Mobile?

Oltre al laser scanner terrestre esistono sistemi laser che acquisiscono dati in movimento, i cosiddetti laser scanner mobili.
Essi possono essere integrati a bordo di autoveicoli, veicoli su rotaie, imbarcazioni, aerei, elicotteri o droni.

Questi scanner sono molto utili per rilevare grandi aree in tempi brevi.

Le applicazioni principali possono essere:

  • City Modelling
  • Rilievo di strade e gallerie
  • Rilievo di cave
  • Monitoraggio ambientale
  • Rilevo costiero e fluviale
  • Agricoltura

Durante lo spostamento questi scanner acquisiscono il dato e lo registrano in tempo reale; il sistema di stabilizzazione IMU e il posizionamento tramite GPS aiutano lo strumento in questa fase.

Scanner Mobile con tecnologia SLAM

Esistono, inoltre, sistemi di scansione in movimento che non fanno uso del GPS ma utilizzano la tecnologia SLAM.
Per SLAM (dall'inglese Simultaneous Localization And Mapping) si intende il processo per cui uno strumento si muove in un ambiente sconosciuto, costruisce la mappa di tale ambiente ed è capace di localizzarsi all'interno di quella mappa.

I sistemi che fanno uso di questa tecnologia innovativa sono STENCIL e CONTOUR dell'azienda Kaarta.
I produttori del sistema e i proprietari degli algoritmi di registrazione delle scansioni, che tra l’altro hanno vinto la competizione sul posizionamento senza GPS nel 2016 organizzata da Microsoft, ci tengono a spiegare che non è la tradizionale SLAM e che, rispetto all’errore del 1-2% di quest’ ultima, Kaarta garantisce lo 0,2% della distanza compiuta.
Questi scanner possono essere integrati su veicoli, droni o trasportati a mano e possono essere utilizzati anche all'interno di edifici e capannoni industriali, dove il segnale Gps non è presente.