Integração Laser Scanner - BIM

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1 Fernando Cesar Ribeiro Toppar Engenharia de Levantamentos Marcelo Nepomuceno Uso da nuvem de pontos geradas em levantamentos por Laser Scanner para modelagem de geometria e informações para construção - Estudo de caso do projeto de Revitalização/Reconstrução do Liceu de Artes e Ofícios de São Paulo Objetivo de aprendizado Ao final desta palestra você terá condições de: Entender os levantamentos de alta definição com a geração da nuvem de pontos e a sua integração com software de suporte BIM Acompanhar e perceber a complexidade do fluxo de dados desde o levantamento até a modelagem geométrica e de Informações para a construção Verificar a versatilidade do uso da nuvem de pontos na modelagem para auxílio da restauração de esculturas Sobre os Palestrantes Fernando Cesar Ribeiro - Toppar Engenharia de Levantamentos. Possui graduação em Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia São Paulo - FESP (1995) e mestrado em Engenharia de Transportes pela Universidade de São Paulo (Poli USP ). Possui MBA Executivo em Marketing pela Fundação Getúlio Vargas (FGV ) Atualmente é colaborador no Laboratório de Topografia e Geodésia na Poli-USP, professor e coordenador do Curso de Edificações do Liceu de Artes e Ofícios de São Paulo e Professor da Faculdade de Engenharia da FAAP. Trabalhou por 15 anos em empresas do grupo da Leica Gosystems da Suiça, como Gerente de Aplicações Especiais. Marcelo Nepomuceno - técnico em Edificações pela E.T.E. Getúlio Vargas Bacharel em Arquitetura e Urbanismo pela Universidade São Judas Tadeu Professor de Gerenciamento de Projetos e Desenho Técnico de Edificações - Liceu de Artes e Ofícios de São Paulo Atualmente trabalha no desenvolvimento e gerenciamento de projetos com o auxílio do sistema BIM, por meio do software Autodesk Revit.

2 Tecnologia 3D Laser Scanning O uso dos levantamentos de alta definição (high definition surveying) por meio de escaner a laser na arquitetura vem se tornando cada vez mais comum e necessário para coleta de informações geométricas e posteriormente para geração de modelos em softwares que suportem BIM. Os equipamentos de varredura a laser são capazes de capturar superfícies e pontos com altas velocidade e precisão. Isso permite o detalhamento geométrico do local levantado (externo ou interno) com riqueza de detalhes agregando ainda imagens e cores nos produtos finais. A Figura abaixo ilustra o produto final mais básico do levantamento usando o escaner chamado nuvem de pontos A tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging) se baseia no princípio de Detecção e Medição por Luz, uma ultra-rápida maneira de medição de distâncias. 2

3 Aplicações dos Levantamentos de Alta definição Patrimônio Histórico A nuvem de pontos nessa aplicação pode ser usada para: Gravação detalhada preservando os monumentos, sítios arqueológicos e itens de patrimônio cultural. Produção de desenhos para auxílio na restauração e trabalho de reprodução Aquisição de dados 3D para filmes e passeios virtuais para aplicações de turismo em websites e DVD s Benefícios: Mais rápido, mais seguro, custos mais baixos, mais preciso, levantamentos mais completos dos sites mais complexos; Nenhum contato, levantamento remoto reduz potenciais danos aos monumentos aumentando a segurança do levantamento; Reduz o número de visitas necessárias para captura de dados; Opções de câmera Full-color para adicionar nível extra de informações à nuvem de pontos visando análise mais detalhada. 3

4 Arquitetura e Construção Produção de desenhos 2D ou modelos 3D CAD/BIM para projetos de reforma e restauração Leventamentos Internos em edifícios para planejamento de Layouts Modelos em 3D para estudos de plan. urbano BIM (Building Information Models) Benefícios: Mais rápido, mais seguro, custos mais baixos, mais preciso, levantamentos mais completos dos edifícios; Minimiza o impacto no uso e operação do edifício durante o levantamento; Nuvens de pontos combinadas com cores reais proporcionando visualização mais detalhada e precisa; Melhor Visualização em 3D para planejamento e análises e geração de modelos. 4

5 Conceitos Fundamentais nos levantamentos de alta definição Precisão Resolução Cenas e Registro Fluxo de Dados - Levantamento de campo Fluxo de Dados - Escritório 5

6 O projeto da edificação e o escaneamento Ao longo de vários anos o registro de edificações por meio de levantamentos que utilizam técnicas tradicionais por meio de equipamentos de medição de distância e nível, sempre resultaram em informações distintas e separadas dos planos horizontais e verticais, suficientes e condizentes até alguns anos atrás com as formas de representação gráfica dos projetos feita através de desenhos à mão ou sistema CAD. No decorrer das últimas décadas os avanços tecnológicos principalmente relacionados aos softwares gráficos vieram suprir a uma necessidade premente de representação dos projetos de edificações em modelos tridimensionais, facilitando a percepção principalmente de clientes e pessoas não relacionadas à construção civil que possuem maior dificuldade na leitura da representação técnica planificada, aproximando o produto projeto do modelo real. Avançando um pouco mais na direção de um modelo que representasse a realidade não só visualmente, desenvolveu-se o conceito de parametria aplicado aos componentes, atrelando à construção virtual 3D as informações físicas e quantitativas da futura edificação através do sistema BIM. (Building Information Modeling), o que significou um enorme avanço também na área de gestão de projetos e obra. Todo este desenvolvimento gerou uma evidente incompatibilidade conceitual entre as formas tradicionais de levantamento e a produção de modelos em BIM e no sentido de adequar os processos é que surge a opção da utilização de uma tecnologia contemporânea, o levantamento através do Laser Scanning. 6

7 Esse processo apresenta como resultado final precisas informações dimensionais de todas as superfícies levantadas que compõem o edifício, possíveis de serem lidas simultaneamente em 3D, além do registro iconográfico, pois o processo capta além das formas, as cores, luzes e sombras, tudo isto passível de ser inserido e lido em softwares BIM como referência de modelagem. Precisão do levantamento e a modelagem O fato do sistema de levantamento por Laser Scanning basear-se na constituição de planos pela composição de milhares de pontos georreferenciados (nuvem de pontos) faz com que o reconhecimento das superfícies por softwares como o Autodesk Revit seja feito pela média desses pontos e não de dois pontos que constituiriam uma reta no sistema tradicional de levantamento mais as informações de altura. Com a aplicação deste sistema torna-se possível consultar em todas as dimensões, em qualquer secção informações dimensionas e características físicas da edificação, uma vez que se desenvolve o modelo com a nuvem de pontos inserida. 7

8 Processo e Aprimoramento Com a aplicação desta tecnologia relativamente recente percebeu-se algumas dificuldades de leitura dos dados que foram sendo resolvidas a partir da interação entre profissionais de projeto e levantamento, alterando-se alguns procedimentos, condições de locação e iluminação durante o escaneamento, o que deve ser avaliado caso a caso. A partir destas adequações o passo seguinte e não menos importante é o tratamento desta nuvem de pontos no software Autodesk ReCap, afim de prepará-la para o uso no Autodesk Revit. Imagem da tela software Autodesk ReCap 8

9 Centro Cultural Liceu de Artes e Ofício de São Paulo Para o desenvolvimento de um estudo preliminar para este edifício percebeu-se que pela falta de registros precisos da edificação além de suas características físicas e espaciais, com uma grande diversidade de componentes e ornamentos inviabilizariam o processo convencional de levantamento, sendo mais adequado o escaneamento. A velocidade e a precisão na captação dos dados de um único item, as treliças metálicas da cobertura que combinam diagonais e curvas, atestam a adequação inquestionável deste processo, sem falar da combinação dos diversos sistemas estruturais em concreto, alvenaria e madeira, além dos ornamentos das fachadas, todos referenciados com precisão. Basta imaginar quantos pontos teriam que ser levantados para definir a curvatura da treliça a aproximadamente 8,00m de altura. Com o escaneamento do espaço todos os elementos físicos presentes no espaço, como as esculturas e mobiliários acabaram sendo registrados com a mesma precisão e fidelidade da edificação, constituindo-se assim num cadastro também do patrimônio artístico e cultural. 9

10 Desdobramento do Processo Devido ao incêndio que atingiu este edifício em fevereiro de 2014, e que destruiu parcialmente a edificação e principalmente o acervo escultórico, percebeu-se que pelo fato de terem sido escaneadas também estas peças que na ocasião eram consideradas "obstáculos" ao levantamento da edificação, este material poderia ser fundamental ao trabalho de restauro das peças, uma vez que através da utilização de alguns softwares possibilitou-se a reprodução em escala real moldes esculpidos em impressoras 3D do que havia sido danificado. Percebeu-se então que esta mesma técnica teria grande utilidade também na recuperação de ornamentos de edificações históricas, ou mesmo como cadastramento de patrimônios afim de garantir sua recuperação em casos de acidentes como estes. Imagem e nuvem de pontos da escultura 10

11 Modelo produzido a partir da nuvem de pontos do levantamento 11

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