Rilievi Laser Scanner 3D,

i sistemi laser a scansione forniscono come risultato diretto della sessione di misura un insieme di coordinate tridimensionali, generalmente in un sistema di riferimento correlato con lo strumento, riferite ad un numero elevatissimo di punti che vengono colpiti dal raggio laser; la nuvola dei punti così generata descrive dunque la superficie esterna dell’oggetto scansionato.

Gli apparati quasi completamente automatici si distinguono innanzitutto in due grandi famiglie quelli a tecnologia a tempo di volo TOF (time of flight) e quelli a triangolazione ottica SR (Short Range).


Laser a tempo di volo

Nell’ambito degli scanner laser per il rilievo dell’architettura la più usata è quella che si basa sulla misura del tempo di volo (T.O.F. Time Of Fight technology): un impulso laser viene emesso ad una fissata frequenza, di solito dell’ordine delle decine di KHz, e per ogni impulso si misura il tempo intercorso fra l’emissione e la ricezione del raggio riflesso dall’oggetto.
Il principio di funzionamento della misura di distanza effettuata con il laser può essere così sintetizzata:

• un generatore di impulsi elettrici impone periodicamente ad un diodo laser semiconduttore di emettere degli impulsi di luce infrarossa, indirizzati e convogliati da una lente di emissione;
• una seconda lente di ricezione capta la parte del segnale di eco del raggio laser riflesso dalla superficie di impatto dell’oggetto, mentre un fotodiodo produce un segnale di ricezione elettrico.

L’intervallo di tempo tra il segnale emesso e l’eco del segnale ricevuto è quantificato da un orologio stabilizzato al quarzo. Il risultato viene trasmesso ad un microelaboratore interno che trasforma il dato ricevuto in una misura di distanza, nota la velocità di propagazione dell’impulso (c) nel mezzo considerato (aria) e il tempo di volo (Dt).

Le coordinate vengono in prima istanza fornite in un sistema cartesiano (X,Y,Z) che ha origine nel centro strumentale e solo in una seconda fase vengono riportate nel sistema di riferimento più opportuno con semplici operazioni di rototraslazione nello spazio.
La massima distanza operativa per strumenti che operano sul tempo di volo raggiungono centinaia di metri e l’accuratezza nella determinazione delle coordinate varia in genere da alcuni millimetri ad un paio di cm o oltre.

Laser a triangolazione ottica

Una seconda famiglia di strumenti è quella dei Laser SR che usano il sistema detto a triangolazione ottica.

Il suo funzionamento è concettualmente semplice: un raggio laser, deflesso secondo un passo incrementale, colpisce l’oggetto secondo una scansione regolare, ed il segnale riflesso (punto o linea/lama laser) viene catturato da un sensore di immagine a stato solido CCD, posto ad una distanza prefissata e calibrata (base) rispetto al punto da cui il laser viene inviato all’oggetto.

Il principio di misura delle coordinate di un punto è dunque del tutto analogo alla triangolazione in topografia. Questi strumenti operano su distanze minori ma offrono una precisione maggiore, anche sub-millimetrica.