Integração Laser Scanner - BIM

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 - 2008). Possui MBA

Executivo em Marketing pela Fundação Getúlio Vargas (FGV - 2002) 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 - 1987 Bacharel em

Arquitetura e Urbanismo pela Universidade São Judas Tadeu - 1995 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®.

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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.

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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.

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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.

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Conceitos Fundamentais nos levantamentos de alta definição

Precisão

Resolução

Cenas e Registro

Fluxo de Dados - Levantamento de campo

Fluxo de Dados - Escritório

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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.

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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.

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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®

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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.

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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

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Modelo produzido a partir da nuvem de pontos do levantamento