Tecnologie di Scansione Laser 3D per i Cantieri Navali
I laser scanner 3D permettono di misurare ad altissima velocità e con precisione millimetrica la posizione di centinaia di migliaia di punti rilevando e definendo superfici molto grandi e complesse. Queste caratteristiche ne fanno un ausilio fondamentale per le fasi di progettazione, costruzione ed installazione nella cantieristica nautica.
Le Tecnologie di Scansione Laser 3D nella Cantieristica Nautica
La tecnologia di scansione laser 3D è un sistema di misura diretta basato sul principio della triangolazione ottica: proiettando una linea laser di misura è in grado di rilevare il profilo o la dimensione di qualsiasi superficie. Parte della luce riflessa viene acquisita dal sensore a matrice CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) integrato nel sensore e può calcolare la distanza lungo l’asse z e l’esatta posizione lungo l’asse x. Questo strumento è tra i più performanti per velocità ed esattezza di misurazione perché, senza contatto, può rilevare, misurare e valutare oggetti anche in movimento.
Il risultato dell’acquisizione fatta attraverso uno scanner laser 3D è una nuvola di punti, un insieme di punti molto denso che replica in modo identico l’oggetto rilevato.
Le risposte ottenute da questa tecnologia laser permettono di generare delle geometrie NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines), delle rappresentazioni matematiche della geometria 3D che vengono integrate ed elaborate in software CAD o di calcolo.
Grazie alle geometrie NURBS si possono creare e definire con precisione e flessibilità qualunque curva e superficie: hanno il vantaggio di richiedere una quantità di informazioni inferiore a quelle necessarie per la rappresentazione tramite maglie poligonali e sono un ausilio fondamentale per le fasi di progettazione, costruzione ed istallazione nella cantieristica nautica.
Sono comunemente usate nel CAD (Computer Aided Design), nel CAM (Computer Aided Manufacturing) e nel CAE (Computer Aided Engineering), ma hanno anche un uso standard in molti protocolli industriali come IGES, STEP, ACIS e PHIGS.
Precisione per il Design di Yacht di Lusso
Precisione ed accuratezza sono due parole chiave di questa tecnologia e si profilano ancor prima della scansione laser vera e propria.
L’impostazione dei parametri velocità e passo delle rotazioni determina la risoluzione e la qualità dei dati acquisiti: la densità della griglia di punti rilevati e la qualità delle informazioni acquisite aumentano per rotazioni più lente determinando così la durata della scansione che può variare da pochi secondi a qualche ora.
Durante l’acquisizione, lo scanner laser 3D archivia per ciascun punto rilevato la distanza e gli angoli orizzontali e verticali calcolati in base alla posizione del corpo e dello specchio oltre al valore di riflettanza della superficie colpita dal laser che sarà tanto più alto quanto questa tenderà al colore bianco. Tutto questo permette di catturare anche il minimo dettaglio togliendo dall’equazione l’interpretazione soggettiva degli spazi da cui conseguono tolleranze costose, anche in termini di design.
La precisione di questa tecnologia è vitale per il design degli yacht di lusso. Poter disporre di tanta accuratezza permette di disporre in modo certo degli spazi sia da un punto di vista logistico e progettuale, sia da un punto di vista di design ed arredo.
Ottimizzazione dei Processi di Costruzione
L’utilizzo delle scansioni 3D permette ai cantieri di ottimizzare i processi di costruzione perché consente di verificare la congruenza fra quanto è stato progettato e quanto è stato realizzato o, viceversa, di iniziare a progettare partendo da qualcosa che è stato già realizzato.
Un cantiere, in questo modo, potrà facilmente individuare e risolvere eventuali criticità tra due stampate per vetroresina che devono essere accoppiate tra di loro ma si trovano fisicamente in luoghi differenti. Un mobilificio invece, potrà scansionare e digitalizzare le aree da arredare e progettare tutti i mobili ed i complementi necessari all’allestimento degli interni con la certezza che quanto sta realizzando sarà perfettamente installabile a bordo, senza incognite o costose correzioni.
La cantieristica navale, essendo ancora un settore a carattere prevalentemente artigianale, ha trovato quindi nello scanner 3D uno strumento valido e polivalente che, correttamente utilizzato, permette di ottimizzare molti processi evitando errori o consentendone l’individuazione quando si è ancora in tempo per intervenire.
Riparazione, Riproduzione e Reverse Engineering
L’utilizzo di tecnologia di scansione laser 3D in tutto il settore industriale è un supporto fondamentale anche per la manutenzione ed il restauro. L’accuratezza e la completezza delle informazioni che produce, l’efficienza e i costi ridotti distinguono la tecnologia di scansione laser da ogni altra metodologia di rilievo. Le sue caratteristiche permettono la misurazione e la mappatura completa di strutture, di layout impiantistici e linee di tubazioni ma anche il censimento nei rilievi industriali anche in funzione o in condizioni di pericolosità.
Per il settore nautico, l’esattezza del rilievo laser permette la verifica precisa degli allineamenti delle modifiche effettuate nei casi di riparazione o sostituzione di una parte di un’imbarcazione, la riproduzione e la duplicazione esatta di un’imbarcazione o di una sua parte fino al suo utilizzo per il reverse engineering.
Potendo rilevare in dettaglio e in tre dimensioni la scansione laser 3D digitalizza un oggetto fisico e mette a disposizione dei tecnici un database di coordinate 3D precise al millimetro per la costruzione o integrazione di future nuove strutture, o la ricostruzione di parti di impianto. Da tale database è possibile in ogni momento estrarre piante e sezioni, creare modelli 3D, verificare il costruito e produrre analisi di tolleranza.
Il Futuro delle Tecnologie di Scansione Laser 3D nel Settore Nautico
Come per ogni settore tecnologico, anche nel campo degli scanner 3D ci sono continui sviluppi nella tecnologia che consentono di migliorare notevolmente l’esperienza di scansione.
In particolare, si sta cercando di ridurre in modo significativo i tempi di scansione, di semplificare notevolmente la procedura di allineamento tra scansioni diverse e in alcuni casi (GeoSLAM) consentire di eseguire scansioni in movimento con precisione paragonabile a quella ottenuta da scansioni statiche.
Parallelamente si lavora sulla precisione delle scansioni e sulla riduzione del rumore, ma anche su interfacce utente che consentano di avere in tempo reale la percezione della bontà e dell’accuratezza della scansione che si sta effettuando.
