Nel dinamico settore della digitalizzazione 3D, un nuovo strumento si sta imponendo all’attenzione di professionisti e istituzioni, promettendo di ridefinire gli standard di flessibilità, precisione e accessibilità. Lo scanner laser 3D portatile 3DEVOK MT emerge come una soluzione all’avanguardia, forte di una combinazione tecnologica unica e di un rapporto qualità-prezzo che sfida i leader di mercato.

Tre Tecnologie, Infinite Possibilità

Il vero cuore pulsante del 3DEVOK MT risiede nella sua capacità di integrare ben tre diverse tecnologie di scansione in un unico, compatto dispositivo. Questa architettura multi-sorgente garantisce prestazioni ottimali in un’ampia gamma di scenari e su qualsiasi tipo di superficie, permettendo all’operatore di scegliere la modalità più adatta per ogni specifica esigenza.

Approfondimento sulle Metodologie di Scansione

La potenza del 3DEVOK MT si esprime nella sua capacità di passare da una modalità all’altra in modo fluido, combinando i punti di forza di ciascuna tecnologia. Vediamole nel dettaglio:

1. Scansione a Laser Blu: La Massima Precisione per i Dettagli

Questa modalità è il cavallo di battaglia per le applicazioni che richiedono la massima accuratezza e risoluzione. Proiettando un reticolo di 34 lame laser di colore blu, lo scanner cattura i dati con una precisione di base che arriva a 0.04 mm e una risoluzione dei punti fino a 0.05 mm. Il laser blu ha una lunghezza d’onda più corta rispetto ad altre tecnologie, il che lo rende meno sensibile alle interferenze della luce ambientale e straordinariamente efficace su superfici scure o metalliche riflettenti, spesso senza la necessità di opacizzanti. Con una velocità di acquisizione che raggiunge i 3.300.000 punti al secondo, è la scelta ideale per il controllo qualità, il reverse engineering e la digitalizzazione ad altissima fedeltà di piccoli reperti o di dettagli complessi su opere più grandi.

2. Scansione a Infrarossi VCSEL: Velocità e Sicurezza per Grandi Volumi

La seconda tecnologia si basa su una sorgente di luce strutturata a infrarossi di tipo VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). Questa modalità proietta un pattern di punti (speckle) invisibile e totalmente sicuro per l’occhio umano (Classe I). È stata progettata per due scopi principali: la velocità su larga scala e la scansione di persone. Con un campo visivo che può raggiungere i 1100 \times 1000 mm e una velocità di scansione che tocca i 4.500.000 punti al secondo, è perfetta per acquisire rapidamente oggetti di grandi dimensioni come statue, elementi architettonici o interi veicoli. La sua sicurezza e la capacità di catturare bene anche i capelli la rendono la modalità d’elezione per le scansioni del corpo umano e per applicazioni in ambito medicale o artistico.

3. Scansione a Laser Infrarossi: Versatilità e Scansione “Invisibile”

A completare il trio tecnologico vi è una modalità che utilizza 22 lame laser a infrarossi. Questa opzione offre un eccellente compromesso tra velocità (fino a 2.450.000 punti/s) e dettaglio, con il vantaggio aggiunto di operare con una luce invisibile all’occhio umano. Ciò la rende particolarmente utile in ambienti museali o pubblici dove una luce laser visibile potrebbe essere di disturbo. Come la modalità Scansione a Infrarossi VCSEL, supporta pienamente l’allineamento senza marker su oggetti con geometrie e texture complesse e variabili.

Acquisizione del Colore e Texture Automatiche

Oltre alla geometria ad alta precisione, il 3DEVOK MT è progettato per catturare la realtà in modo completo. Per questo, è dotato di una camera a colori dedicata, specificamente integrata per l’acquisizione di immagini durante il processo di scansione. Questa funzionalità permette al software 3DEVOK di generare in modo automatico e rapido la texture fotorealistica, mappandola direttamente sulla mesh 3D appena creata. Il risultato è un modello digitale tridimensionale non solo accurato nella forma, ma anche fedele nei colori e nei dettagli superficiali, un requisito fondamentale per le applicazioni nel campo dei beni culturali, del design e della comunicazione visiva.

La Scansione Ibrida che Elimina l’obbligo dei Markers

La vera magia del 3DEVOK MT non è solo nelle singole modalità, ma nella loro sinergia. La modalità di allineamento ibrida rivoluziona l’approccio alla scansione 3D, in particolare in settori delicati come quello museale, dei beni culturali e archeologico.

Il cuore di questa innovazione risiede nella capacità dello scanner di operare simultaneamente con la tecnologia a lame laser blu e il supporto della tecnica a infrarossi VCSEL. Questo significa che, mentre le lame laser blu sono impiegate per acquisire i dati geometrici ad altissima precisione, le telecamere a infrarossi VCSEL lavorano in parallelo per tracciare il movimento dello scanner nello spazio.

La tecnologia VCSEL, grazie alla sua capacità di proiettare un pattern di punti invisibile, crea una mappa di riferimento spaziale densa e continua sull’oggetto. Questo pattern viene analizzato in tempo reale dal software, che utilizza algoritmi avanzati di riconoscimento di feature geometriche e texture naturali. In pratica, il sistema identifica e traccia continuamente punti distintivi sulla superficie dell’oggetto, sfruttando sia le variazioni di forma (geometria) sia i dettagli visivi (texture).

Questa interazione sinergica tra i due sensori consente un allineamento automatico e continuo delle scansioni senza la necessità di applicare marker fisici (target di riferimento adesivi). I dati acquisiti dalle lame laser blu vengono precisamente posizionati nello spazio grazie al tracciamento in tempo reale fornito dagli infrarossi VCSEL. Questo approccio ibrido non solo elimina il rischio di contaminare o danneggiare reperti preziosi, ma ottimizza anche il flusso di lavoro, riducendo i tempi di preparazione e aumentando l’efficienza sul campo. Statue, bassorilievi e opere d’arte possono essere digitalizzati in modo rapido, non invasivo e con una fedeltà senza precedenti, preservando l’integrità dell’oggetto e accelerando il processo di acquisizione.

Il Potere di 3DEVOK STUDIO: Il Software che Dà Vita ai Dati

Per tradurre la potenza hardware del 3DEVOK MT in modelli 3D utilizzabili e di alta qualità, è fondamentale un software di elaborazione all’altezza. 3DEVOK STUDIO è il software proprietario abbinato allo scanner, progettato con un’interfaccia user-friendly e algoritmi avanzati per massimizzare l’efficienza e la qualità del dato.

Le principali caratteristiche tecniche di 3DEVOK STUDIO includono:

• Acquisizione e Visualizzazione in Tempo Reale: Il software permette di visualizzare la nuvola di punti in tempo reale durante la scansione, offrendo un feedback immediato all’operatore e consentendo di verificare la copertura e la qualità dei dati man mano che vengono acquisiti. Questo include una visualizzazione pulita della nuvola di punti e una funzione Matcap per una migliore percezione del modello.
• Allineamento Ibrido Avanzato: Come discusso, 3DEVOK STUDIO è il motore dietro l’allineamento senza marker. Gestisce in modo fluido l’allineamento basato su feature geometriche, texture e, se necessario, anche su marker tradizionali, offrendo la massima flessibilità per ogni tipo di oggetto e condizione. La funzione di “Automatic Registration” in modalità Feature Alignment semplifica ulteriormente il processo.
• Gestione Multi-Modalità: Il software è ottimizzato per tutte e tre le modalità di scansione del 3DEVOK MT. Permette di passare da una all’altra con facilità e di integrare i dati provenienti dalle diverse sorgenti luminose in un unico progetto, ad esempio per ottenere scansioni ad alta risoluzione localizzate utilizzando il laser blu su dati acquisiti rapidamente con infrarossi.
• Ottimizzazione Intelligente dei Dati: 3DEVOK STUDIO include funzioni avanzate per la pulizia e l’ottimizzazione della nuvola di punti. Questo si traduce in:
  • Rimozione intelligente del disordine (Intelligent Clutter Removal): Per eliminare automaticamente rumore e dati superflui.
  • Gestione di oggetti a parete sottile (Thin-Walled Object Stitching): Specifiche funzionalità per l’allineamento e la fusione di scansioni su oggetti sottili, spesso problematici.
  • Compensazione automatica dell’esposizione: Per garantire un’acquisizione fluida dei dati anche in condizioni di illuminazione variabili.
• Mappatura Texture Automatica e Ad Alta Definizione: Sfruttando la camera a colori integrata nello scanner, il software genera automaticamente texture fotorealistiche ad alta risoluzione e le mappa sulla mesh 3D. Sono disponibili funzioni avanzate per l’ottimizzazione della mappatura, inclusi aggiornamenti che hanno ridotto i tempi di mappatura del 30-40%. Esiste anche un plug-in aggiuntivo, 3DEVOK BesTexture, che consente di migliorare ulteriormente le texture combinando i dati di scansione con foto scattate da smartphone o fotocamere DSLR.
• Strumenti di Editing e Post-Elaborazione: Una volta acquisiti i dati, 3DEVOK STUDIO offre strumenti essenziali per la post-elaborazione, come la possibilità di annullare frame per frame l’acquisizione, la misurazione 3D e l’esportazione in vari formati.
• Compatibilità ed Esportazione Versatile: Il software supporta l’esportazione dei modelli 3D in formati standard e ampiamente utilizzati come *.STL, *.OBJ, *.ASC, *.3DS, garantendo la compatibilità con la maggior parte dei software di CAD, reverse engineering, ispezione 3D, stampa 3D e modellazione 3D (es. GOM Inspect, QUICKSURFACE, Geomagic Design X).
• Facilità d’Uso e Affidabilità: Con un’interfaccia utente intuitiva e un design di interazione efficiente, 3DEVOK STUDIO è pensato per essere accessibile anche a utenti meno esperti. Il software include funzioni di salvataggio automatico e recupero dati in caso di chiusure inattese, migliorando l’affidabilità del flusso di lavoro. La licenza software è “dongle-free”, offrendo maggiore flessibilità.
• Aggiornamenti Costanti: 3DEVOK si impegna nello sviluppo continuo di algoritmi avanzati, con aggiornamenti regolari che introducono nuove funzionalità e ottimizzazioni.

In sintesi, 3DEVOK STUDIO non è solo un software di acquisizione, ma una suite completa che accompagna l’utente dalla scansione iniziale alla generazione di modelli 3D pronti per le più svariate applicazioni, con un’enfasi particolare sull’efficienza e la qualità del risultato finale.

Libertà Senza Fili: L’Innovazione del Wireless Handle

Un altro ostacolo storico della scansione 3D ad alta precisione è sempre stato l’ingombro dei cavi. 3DEVOK risponde a questa sfida con l’introduzione del Wireless Handle, un accessorio tanto semplice quanto geniale. Questa impugnatura ergonomica integra una potente batteria e un modulo di trasmissione dati WIFI, liberando completamente l’operatore. Si può operare con totale libertà di movimento in un laboratorio di restauro, in un angusto scavo archeologico o in un’ampia sala espositiva, senza più vincoli.

Il Miglior Rapporto Qualità-Prezzo sul Mercato

In un mercato dove l’alta precisione ha spesso un costo proibitivo, il 3DEVOK MT si posiziona con una strategia aggressiva, offrendo una suite di funzionalità professionali a un prezzo che lo rende accessibile a una platea più vasta di utenti. La combinazione di tre tecnologie avanzate, l’accuratezza metrologica, l’indipendenza dai marker e la portabilità wireless lo rendono, di fatto, lo strumento con il miglior rapporto qualità-prezzo attualmente disponibile per applicazioni professionali. Con il 3DEVOK MT, la digitalizzazione 3D di alta gamma smette di essere un lusso per pochi e diventa uno strumento di lavoro potente, flessibile e finalmente alla portata di chiunque abbia la necessità di preservare, analizzare e valorizzare il patrimonio culturale con la massima fedeltà.

Disponibilità e Informazioni

Per toccare con mano le potenzialità del 3DEVOK MT, è possibile procedere in due modi. Gli utenti che desiderano acquistare direttamente il prodotto possono trovarlo disponibile sullo store online Geostore.it (https://geostore.it/products/3devok-mt-scanner-3d), la piattaforma e-commerce di riferimento per la strumentazione geomatica. Per chi invece preferisce ricevere maggiori dettagli, richiedere una consulenza personalizzata o una demo, è possibile consultare la pagina prodotto dedicata e compilare il form di contatto sul sito ufficiale di Microgeo, distributore italiano del prodotto, al seguente link: https://www.microgeo.it/prodotti/scanner-3d-portatile-3devok-mt.

I sistemi di Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) sono diventati fondamentali per la navigazione autonoma e la mappatura 3D, consentendo a robot, droni e dispositivi portatili di costruire una mappa di un ambiente sconosciuto mentre contemporaneamente localizzano la propria posizione al suo interno. Questi sistemi si basano sull’integrazione di dati provenienti da vari sensori, tra cui telecamere e LiDAR (Light Detection and Ranging). Tuttavia, un componente spesso sottovalutato ma di vitale importanza in molti sistemi SLAM moderni è l’unità di misura inerziale (IMU).

Cos’è un’IMU e Come Funziona nel Contesto SLAM?

Un’IMU è un dispositivo elettronico che misura e riporta la forza specifica, la velocità angolare e, in alcuni casi, il campo magnetico circostante un corpo. Tipicamente, un’IMU è composta da una combinazione di accelerometri (che misurano l’accelerazione lineare), giroscopi (che misurano la velocità angolare) e talvolta magnetometri (che misurano il campo magnetico terrestre per determinare l’orientamento assoluto).

Nel contesto dello SLAM, l’IMU fornisce dati inerziali ad alta frequenza che descrivono il movimento del sensore 3D (come una telecamera o un LiDAR) nello spazio. Questi dati includono informazioni su come il dispositivo sta traslando e ruotando.

Le Limitazioni dei Sistemi SLAM Basati su Singoli Sensori

I sistemi SLAM che si affidano esclusivamente a un singolo tipo di sensore presentano delle limitazioni intrinseche:

• SLAM Basato su Visione (Visual SLAM): Eccelle nel catturare dettagli ricchi e informazioni sulle texture, ma può fallire in ambienti con scarsa illuminazione, texture ripetitive o assenti (come un corridoio bianco e spoglio), o in presenza di movimenti rapidi che causano motion blur. La stima della scala è inoltre un problema intrinseco nel SLAM monoculare (con una singola telecamera).
• SLAM Basato su LiDAR: Fornisce misurazioni di distanza accurate e robuste in diverse condizioni di illuminazione. Tuttavia, i sensori LiDAR possono avere difficoltà con superfici riflettenti o trasparenti (come il vetro) e possono generare mappe meno dense o dettagliate rispetto alle telecamere in determinate circostanze. Inoltre, il LiDAR da solo può avere difficoltà a stimare con precisione la rotazione pura.

Il Ruolo Cruciale dell’IMU nel Superare Queste Limitazioni

L’integrazione di un’IMU in un sistema di scansione 3D SLAM offre numerosi vantaggi, mitigando le debolezze dei singoli sensori e migliorando le prestazioni complessive:

1. Stima del Movimento ad Alta Frequenza: L’IMU fornisce letture del movimento a una frequenza molto più elevata rispetto alla maggior parte delle telecamere o dei sensori LiDAR. Questi dati inerziali ad alta frequenza sono essenziali per stimare in modo più accurato e fluido il movimento tra un frame del sensore e il successivo, riducendo l’impatto di movimenti rapidi o imprevedibili.
2. Robustezza in Ambienti Difficili: L’IMU è indipendente dalle condizioni ambientali esterne come illuminazione, texture o presenza di oggetti riflettenti. Ciò significa che, anche quando i dati visivi o LiDAR sono degradati o assenti, l’IMU può continuare a fornire informazioni cruciali sul movimento del sensore, mantenendo la robustezza del sistema SLAM in scenari altrimenti critici.
3. Riduzione del Drift e Miglioramento dell’Accuratezza: Sebbene i dati dell’IMU tendano a “driftare” nel tempo (accumulare errori di integrazione), possono essere utilizzati per prevedere la posizione e l’orientamento del sensore nel breve termine con elevata precisione. Questa previsione può essere quindi corretta e affinata utilizzando i dati dei sensori esterni (telecamera o LiDAR) quando disponibili. Questa fusione di dati (spesso implementata tramite tecniche come filtri di Kalman estesi o ottimizzazione basata su grafi) riduce significativamente il drift complessivo del sistema SLAM e migliora l’accuratezza della localizzazione e della mappatura a lungo termine.
4. Gestione dei Movimenti Rapidi: In scenari con movimenti rapidi del sensore, i dati visivi o LiDAR possono presentare distorsioni significative dovute al movimento durante il tempo di esposizione o scansione. L’IMU fornisce informazioni precise su questi movimenti, consentendo agli algoritmi SLAM di compensare queste distorsioni e migliorare la qualità delle mappe 3D generate.
5. Stima della Scala (nel Visual-Inertial SLAM): Nel caso specifico del Visual SLAM monoculare, l’IMU è fondamentale per risolvere l’ambiguità di scala intrinseca. Integrando le misurazioni dell’accelerazione note dall’IMU, è possibile recuperare la scala metrica dell’ambiente mappato, ottenendo una ricostruzione 3D con dimensioni reali.

Integrazione dei Dati IMU nel Framework SLAM

L’integrazione dei dati IMU con quelli di altri sensori è un processo noto come sensor fusion. Esistono diversi approcci per realizzare questa fusione all’interno di un framework SLAM:

• Accoppiamento Lasco (Loosely-Coupled): Il SLAM visivo o LiDAR viene eseguito in modo indipendente e le stime di posizione e orientamento vengono quindi combinate con i dati dell’IMU in una fase successiva. Questo approccio è più semplice da implementare ma meno robusto.
• Accoppiamento Stretto (Tightly-Coupled): Le misurazioni grezze dell’IMU e degli altri sensori vengono integrate direttamente in un unico processo di ottimizzazione o filtraggio. Questo approccio è computazionalmente più costoso ma offre prestazioni superiori in termini di accuratezza e robustezza, poiché sfrutta appieno la complementarità dei diversi tipi di dati.

Conclusione

In sintesi, l’IMU non è solo un sensore aggiuntivo in un sistema di scansione 3D SLAM, ma un componente essenziale che ne potenzia significativamente le capacità. Fornendo dati inerziali ad alta frequenza indipendenti dalle condizioni ambientali e complementari a quelli visivi o LiDAR, l’IMU migliora la robustezza, l’accuratezza e l’affidabilità complessiva dei sistemi SLAM, consentendo loro di operare in una gamma più ampia di scenari e applicazioni, dalla robotica mobile alla realtà aumentata e alla mappatura di interni ed esterni. La sua integrazione efficace tramite tecniche di sensor fusion è la chiave per sbloccare il pieno potenziale dello SLAM per la ricostruzione 3D.

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Funzionalità avanzate, informazioni migliori

Funzionalità avanzate, informazioni migliori

L’integrazione tra il sistema di posizionamento satellitare GNSS RTK (Global Navigation Satellite System Real-Time Kinematic) e la tecnologia SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) rappresenta un importante passo avanti nel campo della navigazione autonoma e della mappatura ad alta precisione. Queste due tecnologie complementari, se utilizzate insieme, permettono di ottenere dati di posizionamento estremamente accurati e mappe dettagliate di ambienti complessi, rendendo questa fusione ideale per numerose applicazioni industriali e scientifiche.

Cos’è GNSS RTK?

Il GNSS RTK è una tecnologia di posizionamento in modalità cinematica ed in tempo reale che migliora notevolmente la precisione delle coordinate geografiche ottenute dai satelliti. Mentre un sistema GNSS standard in modalità stand alone fornisce posizionamenti con un errore che può variare da qualche metro a decine di metri, RTK utilizza una stazione base fissa e un rover mobile per correggere gli errori in tempo reale, raggiungendo un’accuratezza di pochi centimetri.

Cos’è SLAM?

SLAM è una tecnologia che permette a un dispositivo mobile (come un robot, drone o veicolo autonomo) di mappare un ambiente e contemporaneamente localizzarsi al suo interno. SLAM utilizza sensori come lidar, telecamere o IMU (Inertial Measurement Unit) per creare una mappa dell’ambiente circostante e tracciare la posizione del dispositivo in tempo reale, anche in ambienti sconosciuti o privi di segnale GPS.

Vantaggi dell’Integrazione GNSS RTK e SLAM

1. Accuratezza Estrema del Posizionamento

L’integrazione del GNSS RTK con SLAM consente di combinare la precisione assoluta dei dati GNSS con la localizzazione dettagliata e relativa ottenuta dal sistema SLAM. Questo è particolarmente utile in scenari in cui il dispositivo deve operare in ambienti sia interni che esterni. Nei contesti all’aperto, dove il segnale satellitare è forte, il GNSS RTK fornisce posizioni assolute molto precise; mentre in ambienti chiusi o privi di segnale satellitare, il sistema SLAM può continuare a localizzare il dispositivo con alta accuratezza relativa.

2. Correzione della Deriva SLAM

Uno dei limiti principali della tecnologia SLAM è la deriva, ovvero l’accumulo di errori di posizione nel tempo. Questo avviene perché il sistema si basa sulla continua comparazione di caratteristiche visive o di profondità dell’ambiente. L’integrazione con GNSS RTK permette di correggere questi errori fornendo correzioni in tempo reale, mantenendo la precisione del sistema di localizzazione anche su lunghe distanze e in periodi prolungati di operazione.

3. Navigazione in Ambienti Misti (Indoor/Outdoor)

L’integrazione di GNSS RTK e SLAM consente ai dispositivi di navigare senza problemi tra ambienti interni ed esterni. Mentre il GNSS RTK fornisce una precisione eccellente in spazi aperti, il segnale satellitare può essere debole o assente in spazi chiusi. In questi casi, il sistema SLAM può prendere il controllo e mantenere una localizzazione affidabile. Questa capacità di operare in ambienti misti è particolarmente utile in contesti industriali, logistici e agricoli, dove le operazioni si svolgono sia all’interno che all’esterno.

4. Maggiore Robustezza in Ambienti Complessi

La presenza di ostacoli, superfici riflettenti o ambienti con segnali GNSS deboli può compromettere la precisione dei sistemi di localizzazione tradizionali. La fusione dei dati GNSS RTK con quelli SLAM offre una maggiore robustezza in questi ambienti complessi, poiché i due sistemi possono compensare i rispettivi limiti. Per esempio, in un ambiente urbano con grattacieli che bloccano il segnale GNSS, il sistema SLAM può mantenere la localizzazione del dispositivo sfruttando i dati raccolti da lidar o telecamere.

5. Miglioramento della Mappatura 3D

Integrando i dati GNSS RTK e SLAM, è possibile migliorare la qualità delle mappe 3D. Il GNSS RTK fornisce informazioni georeferenziate ad alta precisione, mentre SLAM crea una mappa dettagliata e densa dell’ambiente circostante. Questa combinazione consente di ottenere mappe 3D con coordinamento geospaziale preciso, utile in applicazioni come rilievi topografici, costruzioni, e operazioni di ricerca e soccorso.

6. Facilità d’Uso e Automazione

L’integrazione di GNSS RTK e SLAM facilita l’automazione in numerose applicazioni, come i veicoli autonomi e la robotica mobile. La capacità di navigare e mappare autonomamente sia in ambienti chiusi che aperti con alta precisione riduce la necessità di intervento umano, migliorando l’efficienza e riducendo i costi operativi.

Applicazioni dell’Integrazione GNSS RTK-SLAM

1. Droni per Rilievi Aerei e Mappatura: I droni possono beneficiare di una navigazione accurata anche in spazi aperti e complessi come foreste, canyon, o centri urbani.
2. Robotica di Magazzino: I robot in ambienti logistici possono passare da aree interne a cortili esterni senza perdere precisione nella localizzazione.
3. Veicoli Autonomi: Per i veicoli a guida autonoma, è fondamentale disporre di un sistema che garantisca una localizzazione precisa sia in strade aperte (con GNSS RTK) che in parcheggi sotterranei o tunnel (con SLAM).
4. Agricoltura di Precisione: Le macchine agricole possono mappare accuratamente i campi agricoli, migliorando l’efficienza delle operazioni come la semina e l’irrorazione.

Conclusioni

L’integrazione dei dati GNSS RTK con la tecnologia SLAM offre una soluzione avanzata per la navigazione autonoma e la mappatura in tempo reale. Questa combinazione non solo migliora la precisione della localizzazione, ma consente anche di superare i limiti che ciascuna tecnologia ha singolarmente. Dalla robotica, ai droni, ai veicoli autonomi, questa fusione sta aprendo la strada a una nuova generazione di dispositivi capaci di operare in modo preciso e autonomo in qualsiasi ambiente, aumentando l’efficienza e riducendo i costi.

La fotogrammetria e il LiDAR sono due tecnologie utilizzate per il rilievo tridimensionale, ma si basano su principi e strumenti diversi. Ecco le principali differenze tra un rilievo fotogrammetrico e un rilievo LiDAR:

1. Principio di funzionamento

• Fotogrammetria: Si basa su fotografie bidimensionali scattate da diverse angolazioni. Utilizzando tecniche di triangolazione, si ricostruisce la posizione tridimensionale degli oggetti. La fotogrammetria sfrutta la luce visibile e richiede che la scena sia ben illuminata per ottenere buone immagini.
• LiDAR (Light Detection and Ranging): Utilizza impulsi laser per misurare la distanza tra il sensore e gli oggetti circostanti. Il sensore invia impulsi di luce laser e misura il tempo impiegato per il ritorno degli impulsi riflessi, creando così una nuvola di punti 3D molto accurata.

2. Strumenti

• Fotogrammetria: Fotocamere (aeree o terrestri), software di elaborazione immagini per generare modelli 3D (come 3DF Zephyr LINK).
• LiDAR: Scanner laser montati su droni, aerei o veicoli terrestri. Questi scanner inviano impulsi laser per creare mappe tridimensionali.

3. Precisione e dettaglio

• Fotogrammetria: Può essere molto dettagliata, ma la precisione può essere inferiore in condizioni di scarsa illuminazione o quando si rilevano superfici riflettenti o trasparenti. La qualità del modello dipende dalla risoluzione delle immagini e dal numero di punti di vista utilizzati.
• LiDAR: Estremamente preciso e in grado di ottenere misurazioni accurate anche su superfici difficili, come la vegetazione densa o in condizioni di scarsa visibilità (es. nebbia o oscurità). Il LiDAR penetra anche tra la vegetazione, permettendo di rilevare il terreno sottostante.

4. Ambienti e applicazioni

• Fotogrammetria: È adatta per l’architettura, la documentazione del patrimonio culturale, la mappatura topografica, la modellazione urbana e progetti di ricostruzione storica. La fotogrammetria richiede ambienti ben illuminati e non è efficace in presenza di vegetazione fitta.
• LiDAR: Utilizzato soprattutto in mappature topografiche, geologiche e forestali, per rilevare strutture sotterranee e creare modelli del terreno sotto la vegetazione. È ideale per l’uso in foreste o aree in cui il terreno è difficile da rilevare visivamente.

5. Costo e complessità

• Fotogrammetria: Generalmente meno costosa, poiché utilizza fotocamere standard, ma richiede una notevole elaborazione software per ottenere risultati accurati.
• LiDAR: Più costoso a causa della complessità della strumentazione (scanner laser), ma fornisce risultati immediatamente più precisi, riducendo la necessità di post-elaborazione.

6. Dati raccolti

• Fotogrammetria: Produce modelli 3D basati su immagini che possono essere utili anche per analisi visive (texture, colori), fornendo informazioni sia geometriche che visive.
• LiDAR: Produce nuvole di punti estremamente precise, ma non cattura informazioni visive (come colori o texture) a meno che non venga combinato con fotocamere.

Sintesi

• Fotogrammetria: Economica, buona per la documentazione visiva, ideale per modelli di superfici con pochi ostacoli.
• LiDAR: Più costoso, ma estremamente preciso, funziona in tutte le condizioni e penetra attraverso la vegetazione.

La scelta tra le due tecnologie dipende dalle esigenze del progetto, dal budget e dalle condizioni ambientali.

LO SCANNER

Lo scanner SLAM Faro Orbis è uno strumento avanzato utilizzato per mappare e creare modelli tridimensionali di ambienti interni ed esterni. Utilizzando la tecnologia SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), il Faro Orbis può acquisire dati in tempo reale mentre si sposta attraverso un ambiente, consentendo di creare mappe dettagliate senza la necessità di posizionare punti di riferimento esterni.

L’apparecchio è dotato di un sistema di sensori laser che misura con precisione la distanza tra l’unità e gli oggetti circostanti, consentendo di catturare dettagli accurati dell’ambiente in cui è utilizzato. Inoltre, il Faro Orbis è progettato per essere facilmente trasportabile e maneggevole, consentendo agli operatori di utilizzarlo in una varietà di contesti e condizioni.

Grazie alla sua capacità di generare mappe in tempo reale e alla sua precisione nella raccolta di dati, lo scanner SLAM Faro Orbis è ampiamente utilizzato in settori come l’ingegneria civile, la costruzione, l’architettura, la gestione delle infrastrutture e molte altre applicazioni dove la modellazione tridimensionale è essenziale.

Lo strumento con la modalità di scansione statica , in 15 secondi di stazionamento permette di ottenere dettagli e precisioni molto elevate.

Lo scanner permette di misurare 640 mila punti al secondo in un raggio di 120 metri. La precisione in movimento è di  5 mm , mentre l’utilizzo delle scansioni flash ( 15 secondi statico) permette di migliorare il dato fino a 2 mm di errore con una densità di punti di 1,3 cm @ 10 metri di distanza

L’OGGETTO DEL RILIEVO

Il Duomo di Ancona presenta una pianta a croce greca, che è una delle forme architettoniche più comuni per le cattedrali cristiane. Questa pianta è caratterizzata da una navata centrale lunga e rettangolare, fiancheggiata da due navate laterali più basse. Alla fine della navata centrale si trova il transetto, che si estende trasversalmente rispetto alla navata, formando così la croce. Il braccio orizzontale della croce è chiamato transetto, mentre il braccio verticale è la navata. Nella croce latina, il braccio orizzontale (transetto) è solitamente più corto della navata principale. Questa disposizione architettonica permette una migliore distribuzione dello spazio interno e spesso viene utilizzata anche per scopi simbolici, rappresentando la crocifissione di Gesù Cristo.

La pianta a croce latina è stata una delle forme architettoniche più utilizzate per la costruzione delle cattedrali cristiane nel corso dei secoli, e ha radici profonde nella simbologia e nella liturgia della Chiesa cattolica.

IL RILIEVO

Il rilievo a scopo dimostrativo  è stato eseguito sia all’interno che all’ esterno della struttura. la vera e propria parte di rilievo ha avuto una durata di  17’ e 28” in cui si è seguito un percorso dove punto di inizio e punto di arrivo coincidono, questo  per avere una migliore compensazione del dato. (vale il principio simili a quello di “poligonale aperta” o “poligonale chiusa” per la distribuzione dell’ errore)

I punti di scansione sono circa 33 milioni per il percorso in continuo e circa 4.5 milioni di punti per ogni singola scansione flash.

Durante questo percorso si sono effettuate 15 scansioni in modalità “ statico” da 15 secondi ognuna. Sotto lo schema del rilievo percorso fatto a piedi dove si nota come il punto di inizio e di fine coincidono in basso nell’immagine, le icone con il flash indicano le posizioni di scansione statica.

Le scansioni statiche vanno fatte tenendo fermo lo scanner su di un’asta in carbonio per 15 secondi. Questa modalità permette di avere maggiore dettaglio e pulizia della nuvola di punti 3D.

Ecco alcune viste delle scansioni statiche del portale.

A colori:

Con valore di riflettanza (derivato dalla misura dell’intensità del segnale di ritorno)

Altri dettagli della tessitura muraria:

L’ OGGETTO DEL RILIEVO

La vista in pianta (sempre dalla nuvola di punti)

Il Duomo di Ancona presenta una pianta a croce latina:

Nella vista assonometrica (sotto) possiamo vedere la cupola al centro delle navate e le differenze di altezze tra il transetto e la navata.

Sotto vista assonometrica sezionata al di sotto dell’intradosso di copertura

Lo strumento durante il percorso cattura anche un’immagine sferica ad ogni secondo di scansione. Questo permette la navigazione fotografica nel modello e la possibilità di effettuare delle prime misurazioni:

IL POST PROCESSING

Il dato è già usufruibile come nube di punti nei formati più diffusi tra cui LAS,LAZ ed E57, quindi possiamo aprirlo tranquillamente in tutta la suite Autodesk (autocad, revit, maya, 3d studio etc) software dell’ACCA quali edificius e tutte le piattaforme in grado di aprire i dati a “nuvola di punti”.

Per ottenere invece velocemente i classici dati di piante, prospetti e sezioni utilizziamo il software “DRAW” che appartiene al “pacchetto” FARO.

Questo sw presenta all’apertura 3 viste in trasparenza di tutto quello che è stato misurato.

Vista dall’alto e viste laterali del Duomo:

Queste sono già immagini raster ad alta definizione. il software crea anche il file dwg con le immagini già inserite e collocate già nella giusta posizione nello spazio, o una di  fianco all’altra per facilitare la restituzione. Lavorando su queste immagini, e facilitati dal non dover  mai toccare in nessun modo un dato tridimensionale andiamo ad interrogare il software per tirare fuori le linee di taglio per ottenere:

• Piante
• Prospetti
• Sezioni

Creiamo una sezione verticale passante per il centro della cupola. Il software ci permette di tenere la linea di taglio parallela agli assi del rilievo. Tutto quello all’interno della zona gialla verrà considerato nel calcolo della sezione. L’immagine verrà ri-campionata con la dimensione del pixel di 5mm da me impostato. La freccetta rossa indica la direzione di vista:

e questo è il risultato, che possiamo aprire successivamente su cad in formato .dxf o .dwg oppure usare per fare alcune misurazioni ed osservazioni.

Così ad esempio abbiamo estrapolato il prospetto del portale a toni di grigio o a colori e della scansione di dettaglio:

Sezione orizzontale in quota ed osservazioni e planimetria della cripta:

Quanto “accurato” è sufficientemente accurato? Se sei come la maggior parte dei topografi, la risposta è “il più possibile”.

Con un drone RTK, i topografi e altri tipi di piloti di droni professionali possono aspettarsi un’accuratezza posizionale di livello centimetrico con ogni volo. Questo sistema rappresenta un notevole miglioramento rispetto ai dati satellitari e può contribuire a garantire che tu abbia le informazioni accurate di cui hai bisogno per portare a termine il lavoro.

Cos’è esattamente l’RTK?

La cinematica in tempo reale, abbreviata RTK, è una tecnica speciale di posizionamento satellitare che può produrre risultati accurati a livello centimetrico, rendendola uno strumento prezioso per i topografi di tutto il mondo. Il metodo coinvolge la misurazione dei dati satellitari rispetto a una stazione terrestre per ottenere informazioni precise in tempo reale.

Le parti chiave della tecnica RTK comprendono:

Base Station: La stazione GNSS RTK, anche nota come stazione di riferimento, rimane in un punto definito sul terreno, dove la sua posizione GPS viene costantemente confrontata con la posizione di un drone. Per funzionare correttamente, un drone RTK deve rimanere in costante connessione con la stazione base.

Ricevitore RTK: Questo dispositivo fa parte dell’hardware del drone e invia segnali sia al controller che a un satellite.

Un controller: Il controller remoto del tuo drone invia segnali per spostare il drone e visualizza le variazioni delle coordinate.

Satellite: I dati satellitari sono una parte fondamentale di qualsiasi sistema RTK. Tuttavia, anziché comunicare semplicemente con il ricevitore del drone, le informazioni vengono anche confrontate con la stazione base, stabilendo l’accuratezza della posizione.

Il vantaggio dell’RTK

I dati GPS RTK sono molto superiori ai dati satellitari perché possono essere utilizzati per correggere inesattezze e discrepanze, garantendo che le informazioni siano il più vicino possibile alla realtà. Ci sono numerosi fattori che possono influenzare le coordinate satellitari, tra cui il clima, gli edifici alti, le montagne e altri problemi che richiedono una correzione RTK. Questi sono chiamati “ritardi troposferici”. Il sistema RTK colma queste lacune con dati in tempo reale dalla stazione base e dal drone.

I principali vantaggi di un sistema RTK includono:

Maggiore precisione: Questo è il punto principale. In confronto ai dati satellitari, un sistema RTK offre un’alta precisione, solitamente fino al livello centimetrico.

Correzioni in tempo reale: Mentre altre tecnologie di correzione come il PPK (ne parleremo in seguito) correggono i dati distorti e colmano le lacune dopo il volo, le correzioni RTK correggono gli errori automaticamente. Ciò significa che i dati che vedi durante un volo sono dati in cui puoi fidarti.

Meno punti di controllo a terra: I punti di controllo a terra sono punti fissi sul terreno con coordinate conosciute che possono essere utilizzati per ricalibrare i dati GPS. L’installazione e la misurazione di questi punti possono richiedere tempo. Tuttavia, con l’RTK, la stazione base rende inutili i punti di controllo a terra, consentendoti di completare i progetti con meno complicazioni.

La differenza tra droni simili con e senza RTK è sorprendente. In uno studio recente, DJI e DroneDeploy hanno confrontato il Phantom 4 RTK e il Phantom 4 Pro (una versione per consumatori che non ha un ricevitore RTK integrato) su oltre 30 voli diversi con un sistema di punti di controllo per un rilevamento del tetto di un edificio. I risultati hanno mostrato che il drone abilitato RTK calcolava meglio l’accuratezza orizzontale e verticale dei punti misurati, così come l’accuratezza delle misurazioni lineari.

Utilizzo di un drone RTK con PPK

Sebbene la tecnologia RTK rappresenti un importante passo avanti rispetto all’uso dei dati satellitari (specialmente se non vengono corretti con punti di controllo a terra), presenta alcune limitazioni. Ad esempio, se il tuo drone perde la connessione con il controller o il satellite, la trasmissione di dati in tempo reale non funzionerà. Alcuni lavori, specialmente quelli più lunghi in terreni impegnativi, rendono difficile o addirittura impossibile mantenere una stabile trasmissione di dati.

Di conseguenza, il sistema RTK non è l’unico modo per i topografi e altri professionisti dei droni per correggere le coordinate satellitari ed assicurare l’accuratezza. Un altro metodo si chiama “cinematica post-elaborazione”, abbreviato PPK. Anche se spesso si parla di RTK e PPK insieme, è importante notare che la tecnologia RTK e PPK sono effettivamente molto diverse.

Il PPK richiede essenzialmente lo stesso equipaggiamento dell’RTK ma è gestito con un flusso di lavoro completamente diverso. A differenza dell’RTK, un flusso di lavoro PPK significa che non avrai bisogno di correzioni in tempo reale. Invece, il sistema del drone archivia i dati a bordo del drone, e i calcoli post-volo combinano sia i dati dell’aeromobile che i dati della stazione base, producendo risultati in un software PPK su un computer. I dati vengono creati con coordinate geotag da un’unità GPS integrata. Nel frattempo, la tua stazione base seguirà anche le informazioni sulla posizione del drone. Questi numeri possono poi essere confrontati dopo il completamento di un volo.

Sebbene non si ottenga la comodità delle correzioni in tempo reale, un sistema PPK richiede meno trasmissioni e può quindi completare il lavoro anche con una scarsa ricezione del segnale di rete o altre ostruzioni. Per massimizzare il potenziale e coprire le limitazioni di ciascun metodo, molte soluzioni aziendali di droni di alta gamma utilizzano sia la tecnologia RTK che PPK per garantire la posizione più accurata possibile. Ad esempio, il servizio Cloud PPK per il Phantom 4 RTK di DJI può essere utilizzato per effettuare calcoli sul controller remoto del drone, oltre all’app di pianificazione dei voli DJI GS RTK. Questa configurazione significa anche che puoi adattare il Phantom 4 RTK al flusso di lavoro che ha più senso per il tuo lavoro.

I dati risultanti possono essere rapidamente importati nel software avanzato di mappatura di DJI, DJI Terra, per ulteriori analisi.

Sfruttare al massimo l’hardware RTK

Se stai cercando un sistema RTK affidabile per ogni volo, vorrai un drone aziendale DJI. I nostri sistemi RTK utilizzano un modulo a bordo del drone e una stazione mobile GNSS ad alta precisione. La combinazione di un ricevitore RTK a bordo e una stazione di riferimento GNSS offre un alto grado di precisione RTK. Che tu decida di fare affidamento esclusivamente sull’RTK o che abbia anche capacità PPK come backup, utilizzare un drone DJI significa che puoi aspettarti di rimanere connesso indipendentemente dalla missione.

Alcuni dei principali droni RTK di DJI includono:

Matrice 350 RTK: Benvenuti nel futuro dei droni commerciali. Il Matrice 350 RTK accentua il suo avanzato sistema di posizionamento RTK con avanzate capacità di intelligenza artificiale e posizionamento con rilevamento in sei direzioni. Aggiungi un tempo massimo di volo di 55 minuti, batterie sostituibili a caldo e una vasta gamma di temperature operative, otterrai un drone pronto per qualsiasi lavoro tu gli possa affidare.

Matrice 30: La Matrice 30 prende tutto ciò che la Matrice 300 ha e lo inserisce in un pacchetto portatile. Con una dimensione e un peso inferiori, la Matrice 30 è molto più facile da portare con te per le missioni di ispezione. Con moduli RTK integrati, è la soluzione perfetta se hai bisogno di condurre ispezioni precise di droni su beni o infrastrutture che richiedono un’accuratezza di livello centimetrico.

Mavic 3 Enterprise: ridefinisce gli standard del settore dei droni commerciali di piccole dimensioni. Con un otturatore meccanico, una fotocamera con zoom a 56× e un modulo RTK per una precisione di livello centimetrico, Mavic 3E porta l’efficienza di ogni missione e la mappatura a un livello superiore. È disponibile anche una versione termica per operazioni antincendio, di ricerca e soccorso, ispezioni e operazioni notturne. Questo strumento compatto e pieghevole è dotato di un doppio sensore da 48MP con risoluzione termica da 640×512 px. Il modulo RTK incorporato consente a questo drone di eseguire missioni di ispezione precise e ripetibili. Con un tempo massimo di volo di fino a 31 minuti, questa è una soluzione potente e portatile.

FARO Technologies ha orgogliosamente presentato alla fiera INTERGEO di Berlino Orbis, un innovativo scanner laser destinato a ridefinire il panorama dell’acquisizione di dati geospaziali integrando in modo fluido la tecnologia SLAM con metodologie di scansione terrestre e la tecnologia Flash. Questa soluzione stabilisce un nuovo punto di riferimento nel campo della raccolta di dati precisa, efficiente e completa.

“Precisione in Movimento, Semplicità in Azione”

Con il lancio dell’Orbis, FARO mantiene la sua promessa di migliorare la precisione e la portata con una precisione di 5 mm e una portata di 120 metri in modalità di acquisizione SLAM e una precisione di 2 mm con una portata di 80 metri in modalità Flash TLS. Inoltre, l’Orbis è capace di acquisire 640.000 punti al secondo, grazie a un potente sensore a 32 linee. Per ottenere questi risultati, l’Orbis, alimentato dalla tecnologia GeoSLAM, utilizza un nuovissimo algoritmo SLAM aggiornato che fa il suo debutto oggi. I miglioramenti hardware sull’Orbis sono significativi, ma è importante notare che non sono l’unica cosa da considerare, e che non è possibile acquistare uno scanner laser basandosi solo sulle specifiche tecniche!

Un Nuovo Paradigma dell’Esplorazione dei Dati.

L’Orbis è riuscito ad andare oltre lo GeoSLAM ZEB Horizon, che è dotato di un laser a 16 linee, una portata di 100 metri e una capacità di 300.000 punti al secondo e lanciato per la prima volta nel 2018. L’introduzione dell’Orbis traccia una nuova traiettoria in vari settori, offrendo ai professionisti della costruzione, dell’ingegneria, della scienza forense e di altri campi uno strumento incomparabile per la raccolta completa e dettagliata di dati geospaziali.

Lanciando una Nuova Era di acquisizione 3D Ibrida

FARO Orbis non si limita a scansionare. Il nuovo sistema crea un ponte verso una nuova era di cattura di realtà ibrida, offrendo agli utenti un’efficace combinazione di tecnologia SLAM e elevate capacità di scansione terrestre Flash ad alta velocità. Questo approccio completo consente agli utenti di effettuare una scansione SLAM tradizionale, una scansione terrestre FLASH di 15 secondi o entrambe, tutto nello stesso rilievo.

Elaborazione Versatile dei Dati con FARO Connect e FARO Sphere XG

Comprendendo le diverse esigenze dei settori e dei professionisti, Orbis offre agli utenti una scelta per l’elaborazione dei dati. I clienti possono optare per l’elaborazione su desktop con FARO Connect o esplorare le ampie possibilità di elaborazione in Cloud con FARO Sphere XG, garantendo adattabilità e flessibilità nella gestione e nell’utilizzo dei dati acquisiti. La scelta è vostra!