Como escolher um scanner a laser 3D para o seu projeto

Ninguém começa este processo por escolher uma tecnologia de digitalização. Primeiro surge um projeto: um edifício ocupado que tem de ser modelado antes de uma remodelação, um corredor ferroviário que tem de ser inspecionado entre os períodos de interrupção do serviço, uma pilha de material que tem de ser medida antes do final do mês.

O scanner é a ferramenta que permite realizar esse trabalho com a tolerância exigida pelo contrato, no tempo disponível.

O scanner certo não é necessariamente aquele com o maior alcance, a nuvem de pontos mais densa ou o valor de precisão mais baixo indicado. É um sistema que produz dados fiáveis para o resultado exigido, nas condições reais do projeto.

Por isso, este guia está organizado de acordo com o processo real de tomada de decisão. Começa pelo tipo de projeto e pelo resultado final que este produz, indica a cada um a solução mais adequada e só depois compara as plataformas e as especificações.

Se pretender que a tecnologia subjacente seja explicada primeiro, o nosso guia sobre o funcionamento da tecnologia LiDAR aborda os aspetos físicos; este artigo parte do pressuposto de que já conhece esses aspetos e concentra-se na escolha.

Comece pelo produto final, não pelo scanner

Registe tudo o que sai do seu gabinete no final do trabalho. Um modelo «as-built» de uma sala de instalações, uma planta, um cálculo do volume de uma pilha de material, uma verificação de conflitos em relação a um projeto, uma superfície topográfica, um registo patrimonial. Essa única frase define a precisão de que necessita, a densidade de que necessita e, igualmente importante, a densidade de que não necessita.
 

A razão pela qual isto vem em primeiro lugar é que as especificações de digitalização são abertas. Muitos scanners podem produzir nuvens de pontos densas. Muito poucos projetos precisam delas. Uma planta baixa necessita de geometria que resista ao processo de transformação em linhas 2D. Uma verificação de conflitos necessita que o traçado da tubagem esteja no local correto, dentro de uma tolerância que o engenheiro já tenha definido. Decidir sobre o produto final converte uma comparação aberta numa comparação delimitada, e uma comparação delimitada tem, normalmente, uma resposta óbvia.

A questão fundamental não é «Qual é o scanner que recolhe mais dados?», mas sim «Qual é o sistema que produz a informação exigida pelo projeto, com a precisão necessária e com um esforço aceitável no terreno e no processamento?»

Encontre o seu projeto nesta tabela

Estes são os cenários de aplicação que representam a maior parte do trabalho de mapeamento 3D, com o resultado final que cada um produz e a plataforma mais adequada para cada caso. Encontre a linha que mais se assemelha ao seu projeto e a lista de opções já ficará reduzida a um ou dois sistemas.

A descrição completa de cada cenário, incluindo os fluxos de trabalho e o software subjacente, encontra-se na página dedicada às soluções de mapeamento móvel 3D e captura da realidade. O que se segue aqui é a parte que essa página não aborda: como saber em que cenário se encontra realmente e o que deve verificar antes de avançar.

Cartografia de interiores e documentação do estado atual

Os interiores são o caso em que o método de digitalização é determinado pelo edifício e não pelas especificações. É necessário montar um tripé, deslocá-lo e voltar a montá-lo em cada divisão, e num edifício ocupado isso significa uma semana a atrapalhar as pessoas. Em vez disso, um scanner SLAM portátil é conduzido pelo espaço, razão pela qual um piso que exigiria um dia de ocupação demora apenas uma hora a ser digitalizado e pelas quais as caixas de escadas, os degraus e as salas de instalações são abrangidos, em vez de serem ignorados.
 

O resultado final é normalmente um registo «as-built»: uma nuvem de pontos para planeamento de renovações, gestão de instalações ou um fluxo de trabalho «Scan-to-BIM». Quando o trabalho se realiza inteiramente em espaços interiores, o RS7 é a opção mais adequada. Quando o mesmo trabalho se realiza tanto no interior como no exterior do edifício, o RS10 integra GNSS RTK, pelo que a trajetória percorrida permanece ligada a uma referência externa conhecida e, uma vez no interior, funciona apenas com SLAM.

Digitalização para BIM e Construção Inteligente

A questão aqui não é a cobertura, mas sim a tolerância. Um modelo BIM criado para a deteção de colisões tem uma tolerância definida pelo engenheiro, e esse valor determina se uma trajetória percorrida a pé é suficiente ou se as áreas críticas também necessitam de medições estáticas. Na prática, muitos projetos utilizam ambas as técnicas: medições manuais para o volume do edifício e medições com tripé para os poucos locais onde uma colisão teria consequências dispendiosas.

Esta abordagem híbrida é frequentemente mais eficiente do que aplicar o método de digitalização de maior precisão a todas as partes do projeto.

Cartografia de corredores, caminhos-de-ferro e infraestruturas

Os locais lineares são o único caso em que a extensão do trabalho se torna uma vantagem, em vez de um custo, desde que a plataforma consiga manter-se em movimento. Uma estrada, um corredor ferroviário ou um túnel captados numa única passagem à velocidade de condução representam um rendimento que nenhum outro método consegue igualar, e um sistema multiplataforma como o AlphaUni 20 (AU20) foi concebido precisamente para isso, incluindo a capacidade de alternar entre a utilização em veículo e aérea no mesmo projeto.
 

Vale a pena conhecer os limites antes de se comprometer. Obtém-se o que é visível a partir da estrada, a plataforma tem de ser capaz de chegar até lá e a precisão depende do posicionamento e da solução inercial, em vez de depender apenas do scanner. As secções sem acesso para veículos são normalmente a razão pela qual um projeto de corredor acaba por ter de recorrer também a voos numa parte do percurso.

A escolha, portanto, nem sempre se resume a veículo versus voo. Muitos grandes projetos de corredores combinam várias plataformas, dependendo do acesso, dos requisitos de segurança e do resultado final a entregar.

Mineração, Terreno e Silvicultura

A escolha dos locais abertos é determinada pela área e pelos obstáculos existentes. Para áreas abertas de maior dimensão, o LiDAR em UAV é frequentemente o método mais eficiente, especialmente quando o terreno, a vegetação ou as condições de acesso tornam o levantamento terrestre ineficaz. Sobre a vegetação, o LiDAR tem uma vantagem, uma vez que os impulsos de laser conseguem, muitas vezes, obter informações sobre o solo onde os métodos óticos têm dificuldades. É isso que permite que a mesma plataforma sirva tanto para a medição de volumes de pilhas de material como para a avaliação da biomassa.
 

A escolha dentro da gama de voo depende mais do tamanho do bloco e da altitude de voo do que da precisão: o AlphaAir 6 é adequado para trabalhos rotineiros de levantamento de locais e terrenos, e o AlphaAir 15 Pro é a opção de longo alcance quando o bloco é suficientemente grande para que voar a uma altitude mais baixa exija demasiadas missões. Ambos requerem um enquadramento operacional: planeamento de voo, autorizações, condições meteorológicas e um tamanho mínimo do projeto abaixo do qual a viabilidade económica não se justifica.

Quatro perguntas que restringem ainda mais as opções

Assim que souber em que cenário se encontra, há quatro perguntas que determinam qual o sistema mais adequado nesse contexto:

Qual é a dimensão do local e qual é a sua disposição? A distinção que importa não é a área, mas sim a forma: os locais lineares favorecem um scanner que se mantém em movimento, enquanto os locais delimitados favorecem um que permanece imóvel.

Como é o acesso? É possível montar um tripé repetidamente, ou o local está em plena atividade, congestionado ou não é seguro permanecer nele por muito tempo? Há céu aberto para o GNSS, ou está num espaço interior, sob uma cobertura ou no subsolo?

Qual é a tolerância prevista no contrato? Não a tolerância que gostaria. Aquela que será verificada. Um trabalho com precisão milimétrica na fundação de uma máquina e um trabalho com precisão centimétrica num corredor rodoviário são contratos diferentes.

Quem processa os dados e de quanto tempo dispõe? Esta é a questão mais frequentemente ignorada e é, normalmente, aquela que determina se a aquisição de um scanner foi uma boa escolha. Um método que poupa uma hora no terreno e acrescenta um dia no escritório não constitui uma poupança.

As Quatro Plataformas, Lado a Lado

A mesma informação, mas vista de outro ângulo, para os leitores que já sabem qual a plataforma que estão a considerar e querem saber quanto lhes vai custar.

A maioria das organizações que realizam análises regularmente acaba por optar por duas destas opções em vez de uma, porque as escolhas a fazer são reais e nenhuma plataforma isolada abrange todos os cenários apresentados na primeira tabela.

Nenhuma plataforma é ideal para todas as combinações de precisão, cobertura, acesso e custo.

Precisão na ficha técnica e precisão no local

A precisão das especificações é medida em condições que o seu projeto não irá reproduzir. Trata-se de um valor real e útil para efeitos de comparação, mas descreve uma única medição efetuada numa superfície uniforme, a uma distância especificada e em condições controladas. O valor que determina se o seu produto final cumpre os requisitos é diferente e resulta da soma de quatro fatores.

A própria medição de distância, que é o valor indicado na especificação. O alinhamento que associa digitalizações separadas ou uma trajetória percorrida a um único sistema de coordenadas, o que, em muitos projetos, contribui com mais erro do que a medição de distância. A georreferenciação que associa toda a nuvem de pontos a coordenadas do mundo real, sendo aqui que a qualidade do GNSS e os pontos de controlo são importantes. E a própria superfície, uma vez que superfícies escuras, molhadas, brilhantes e com ângulo de incidência rasante refletem todas menos sinal do que o alvo de teste utilizado para a especificação.

A consequência prática: ao comparar dois scanners com precisão declarada semelhante, a questão mais útil é qual deles fornece um registo defensável dos outros três. Um sistema que reporta a qualidade da sua trajetória e permite verificá-la em relação aos pontos de controlo tem mais valor num projeto que será auditado do que um com um valor nominal ligeiramente melhor.

Os custos que não fazem parte do preço de compra

Tempo de processamento. Pergunte quanto tempo demora a processar um conjunto de dados representativo, desde o download até ao resultado final, no equipamento que já possui. Peça para ver o processo, em vez de se limitar a ouvir a explicação.
 

Software. Verifique se o processamento está incluído ou é licenciado separadamente e se os formatos de exportação são compatíveis com o software que os seus clientes utilizam, sem necessidade de uma etapa de conversão que implique a perda de informação.
 

Correções. Qualquer método que dependa do GNSS depende de uma fonte de correção, seja ela uma estação de base local, um serviço de rede ou correções fornecidas por satélite. Isso representa um custo operacional e, em algumas regiões, uma questão de disponibilidade.
 

Formação e tempo do pessoal. Os métodos com dispositivos portáteis são rápidos de aprender a utilizar, mas demoram mais tempo a dominar; a diferença é visível na nuvem de pontos, sob a forma de lacunas de cobertura detetadas depois de a equipa ter abandonado o local.
 

Armazenamento de dados. As nuvens de pontos de densidade total acumulam-se rapidamente e o arquivo é, muitas vezes, uma obrigação contratual e não uma escolha.

Três projetos e o scanner ideal para cada um deles

Remodelação de um edifício, quatro pisos, ocupado. O resultado final a entregar é um modelo «as-built» para coordenação do projeto. O local é confinado, o acesso é complicado, a tolerância é da ordem dos centímetros e o edifício não pode ser encerrado. O SLAM portátil é a solução ideal: a cobertura é completa, a equipa não perturba os ocupantes durante uma semana e a tolerância está bem dentro dos limites exigidos.
 

Um corredor rodoviário de 30 km para um projeto de repavimentação. O resultado final é um modelo da superfície ao longo de um ativo linear a céu aberto. A digitalização montada em veículo é a solução adequada, porque é o único método que transforma a extensão do local numa vantagem, em vez de um custo.
 

Um levantamento de aceitação de fundações de máquinas. O resultado esperado é um pequeno número de medições com uma tolerância apertada, que serão verificadas. A digitalização com tripé, ou, em alguns casos, uma estação total em vez de um scanner, é a solução ideal. Este é o caso em que o método com maior rendimento é a resposta errada.

O que perguntar antes de se comprometer

Peça uma demonstração num local semelhante ao seu, em vez de num showroom, e solicite os dados brutos dessa demonstração, não apenas o resultado final. Pergunte qual é a precisão quando a trajetória é fraca, em vez de quando é boa, porque é essa situação que irá decidir um resultado contestado. Pergunte como é o fluxo de trabalho quando algo corre mal no local e com que rapidez a equipa se apercebe disso. Pergunte quem presta assistência ao software e ao hardware, e de onde.
 

Um scanner a laser 3D é uma ferramenta de produção e não uma simples aquisição, e o mais adequado é aquele que se adapta ao projeto, ao local e ao escritório responsável pelo mesmo. Se estiver a avaliar sistemas específicos, a gama de LiDAR e digitalização 3D da CHC Navigation abrange plataformas portáteis, montadas em veículos e aéreas, e a nossa nota sobre captura da realidade explica o que acontece à nuvem de pontos assim que a digitalização estiver concluída.

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Sobre a CHC Navigation

A CHC Navigation (CHCNAV) desenvolve soluções avançadas de cartografia, navegação e posicionamento, concebidas para aumentar a produtividade e a eficiência. Atuando em setores como o geoespacial, a agricultura, o controlo de máquinas e a autonomia, a CHCNAV fornece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço do setor. Com uma presença global que abrange mais de 140 países e uma equipa de mais de 2 200 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder no setor geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview