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Tecnologia Laser Scanner: tipologie e principali applicazioni

La tecnologia dei laser scanner (LS) è fondamentale in numerosi settori grazie alla sua capacità di acquisire dati tridimensionali con elevata precisione e rapidità.

In questo articolo, esploreremo le diverse tipologie di sistemi e le loro applicazioni principali, offrendo anche un approfondimento tecnico sulle loro caratteristiche distintive.

I termini “laser scanner” e “laser scanner 3D” indicano la stessa cosa e vengono spesso utilizzati in modo intercambiabile. Entrambi si riferiscono a dispositivi che utilizzano laser per acquisire dati tridimensionali di un oggetto o di un ambiente. Tuttavia, l’aggiunta del termine “3D” può essere usata per sottolineare specificamente la capacità del dispositivo di acquisire dati in tre dimensioni. In alcuni contesti, l’uso del termine “laser scanner 3D” può essere preferito per chiarire ulteriormente il tipo di tecnologia o apparecchiatura in questione.

Come Funziona un Laser Scanner?

  1. Emissione del raggio laser: il sistema emette un raggio laser verso l’oggetto da scansionare.
  2. Ricezione del raggio riflesso: il sensore del sistema rileva il raggio riflesso dall’oggetto.
  3. Calcolo della distanza: utilizzando il tempo impiegato dal raggio laser per tornare al sensore, il dispositivo calcola la distanza tra il sensore e l’oggetto.
  4. Scansione punti per punti: il sistema ruota o si sposta per coprire l’intera area dell’oggetto, acquisendo una serie di punti di misura.
  5. Creazione della nuvola di punti: i punti di misura vengono combinati per creare una nuvola di punti 3D.

Laser scanner: tipologie e principali applicazioni

  1. Terrestrial Laser Scanner TLS: i TLS utilizzano tecnologie come il tempo di volo (Time-of-Flight) o la scansione fase (Phase Shift) per misurare la distanza tra lo scanner e l’oggetto di interesse. Questi dispositivi sono noti per la loro elevata precisione, che può raggiungere il range dei millimetri, e la loro capacità di acquisire dati a distanze variabili fino a diverse centinaia di metri. Sono ampiamente utilizzati per il rilievo laser scanner in ingegneria civile e architettura.
  2. Mobile Laser Scanner MLS: montati su veicoli in movimento, i MLS sono dotati di sistemi di posizionamento satellitare e centri inerziali (IMU – Inertial Measurement Unit) per determinare la posizione e l’orientamento dell’oggetto scansionato. Utilizzano un sistema di puntamento laser e specchi rotanti per acquisire dati tridimensionali lungo il percorso del veicolo, consentendo la mappatura di ambienti estesi con una copertura rapida e accurata.
  3. Aerial Laser Scanner ALS: gli ALS, comunemente noti come LiDAR aerotrasportati, sono montati su aeromobili o droni e utilizzano laser pulsati per acquisire dati da una prospettiva aerea. Possono coprire grandi estensioni di terreno con una risoluzione spaziale elevata, catturando dettagli fino a pochi centimetri. Gli ALS sono utilizzati principalmente in cartografia, monitoraggio ambientale e gestione delle risorse naturali.
  4. Underwater Laser Scanner ULS: gli ULS sono progettati per operare in ambienti acquatici, utilizzando laser ad alta potenza per penetrare nelle acque torbide e acquisire dati dalla superficie dei fondali marini, dei laghi o dei fiumi. Questi scanner sono fondamentali per la mappatura dell’ambiente subacqueo, la ricerca geologica e la conservazione marina.

Principali applicazioni

  • Ingegneria civile e architettura: questa tipologia di sistemi sono ampiamente impiegati nella progettazione e nella costruzione di edifici, ponti, strade e altre infrastrutture. I dati tridimensionali acquisiti consentono la creazione di modelli digitali accurati, utilizzati per la progettazione architettonica, la valutazione strutturale e la gestione del ciclo di vita delle costruzioni.
  • Industria manifatturiera: nei settori dell’automazione e della produzione, i sistemi laser scanner sono utilizzati per l’ispezione di componenti, la qualità dei prodotti e il controllo dimensionale. Possono rilevare difetti e variazioni dimensionali con precisione micrometrica, garantendo la conformità e l’affidabilità dei prodotti manifatturati.
  • Topografia e geologia: i laser scanner sono impiegati per la creazione di modelli digitali del terreno, mappe topografiche e la valutazione del rischio geologico. Possono rilevare piccoli dettagli del paesaggio e monitorare cambiamenti nel tempo, fornendo informazioni cruciali per la pianificazione del territorio, la gestione delle risorse naturali e la mitigazione dei rischi naturali.
  • Scienze ambientali e ricerca oceanografica: i scanner laser contribuiscono alla conservazione marina, alla gestione delle risorse idriche e allo studio dei cambiamenti climatici. Possono mappare habitat marini, valutare l’erosione costiera e monitorare la qualità dell’acqua, fornendo dati essenziali per la conservazione dell’ambiente marino e la sostenibilità degli ecosistemi acquatici.

Alcuni esempi:

LiDAR e Laser scanner

I termini “laser scanner” e “LiDAR” (Light Detection and Ranging) sono spesso utilizzati in modo intercambiabile, ma in realtà ci sono alcune differenze significative tra i due.

Principio di funzionamento

  • Laser scanner: un LS utilizza un singolo raggio laser che viene riflesso da un oggetto e rilevato da un sensore. Questo metodo è efficace per misurare la distanza e acquisire dettagli tridimensionali di oggetti.
  • LiDAR: il LiDAR, d’altra parte, utilizza più raggi laser emessi da un dispositivo rotante o in movimento per mappare un’area circostante. Questi raggi vengono riflessi dagli oggetti e il tempo di ritorno del raggio viene misurato per determinare la distanza e creare una mappa tridimensionale dell’ambiente.

Applicazioni

  • Laser scanner:i laser scanner sono spesso utilizzati per rilevare dettagli di superfici, come topografia, architettura e ingegneria civile. Sono utili quando è necessario ottenere una rappresentazione precisa di oggetti o ambienti tridimensionali.
  • LiDAR: il LiDAR è ampiamente utilizzato per la mappatura 3D di grandi aree, come terreni, città e foreste. È essenziale per applicazioni come la cartografia, la geologia, la modellazione di terreni e la navigazione autonoma.
    Precisione e Copertura:
  • Laser Scanner: i laser scanner possono offrire una maggiore precisione nei dettagli degli oggetti, ma possono essere limitati in termini di copertura dell’area, poiché devono essere direzionati o mossa fisicamente per ottenere una scansione completa.
  • LiDAR: il LiDAR offre una copertura più ampia dell’area circostante, ma potrebbe non essere altrettanto dettagliato nei singoli oggetti come un laser scanner.

In sintesi, mentre entrambi utilizzano la tecnologia laser per rilevare e mappare oggetti in tre dimensioni, il LS è più adatto per dettagli specifici di oggetti più piccoli, mentre il LiDAR è preferibile per mappare grandi aree e creare modelli 3D dell’ambiente circostante.

Conclusioni

In conclusione, la tecnologia in questione offre un’ampia gamma di possibilità in diversi settori, consentendo la rapida acquisizione di dati tridimensionali accurati e la realizzazione di applicazioni innovative. Con il continuo sviluppo e l’adozione di nuove tecnologie, ci si aspetta che il loro ruolo cresca ulteriormente nell’ambito della digitalizzazione e dell’innovazione tecnologica.

Per approfondimenti puoi guardare QUI.

(Fonte: redazionale)

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