Do levantamento laser scanner ao modelo BIM

Scan to BIM é o processo de criação de um modelo BIM de um edifício existente a partir de um levantamento digital 3D. Conheça agora as muitas vantagens do processo

Está entrando no mundo da metodologia BIM ou já a utiliza há algum tempo para seu trabalho? Provavelmente já ouviu falar em “Scan to BIM”! Mas você sabe em que consiste esse processo e quais são suas vantagens?

Neste artigo de aprofundamento, vamos abordar o levantamento de nuvens de pontos e modelos BIM com laser scanner e as vantagens resultantes da integração dessa tecnologia inovadora na requalificação de edifícios.

Para te ajudar a entender detalhadamente o processo Scan to BIM, também analisaremos um exemplo prático de levantamento em um edifício histórico.

Scan to BIM: o que é?

O termo “Scan to BIM” indica o processo de criação de um modelo BIM de um edifício ou espaço existente, a partir dos dados adquiridos pelo levantamento com técnicas avançadas, como laser scanner 3D, Structure for Motion (Estrutura em Movimento) e fotogrametria de alta resolução.

O resultado do levantamento digital, adequadamente processado por meio de softwares específicos, leva a uma nuvem de pontos (point cloud): um conjunto de pontos distribuídos em um espaço tridimensional. Essa nuvem de pontos pode ser importada para um software de modelagem BIM e utilizada para obter modelos digitais do edifício existente.

As fases do Scan to BIM

O processo Scan to BIM consta de 3 fases essenciais:

1. levantamento 3D do edifício com laser scanner;
2. processamento e tratamento dos dados;
3. modelagem BIM.

Levantamento 3D do edifício com laser scanner

O levantamento 3D do edifício, núcleo do processo Scan to BIM, é uma operação a realizar no local por profissionais equipados com scanners 3D capazes de levantar todo o edifício. Os scanners 3D são tecnologias avançadas que facilitam, melhoram e agilizam a fase de levantamento no local.

O scanner 3D coleta dados com alta velocidade e precisão através de um raio laser projetado em todas as direções. Quando o raio laser atinge uma superfície sólida, sua posição é registrada através de um grande número de pontos que, em relação ao scanner, estão localizados nos eixos X, Y e Z.

O conjunto de todos esses pontos dá origem à visualização 3D do edifício, chamada de “nuvem de pontos”.

Processamento e tratamento dos dados

Adquiridos no local pelos scanners 3D, os dados precisam ser processados ​​e combinados em softwares de edição de nuvens de pontos. Esses softwares extraem as informações físicas e funcionais do edifício através o escaneamento da nuvem de pontos. Os múltiplos pontos de observação no escaneamento fornecem visibilidade completa da estrutura, garantindo uma representação realmente precisa.

Nesta fase, é essencial considerar o uso final da nuvem de pontos, pois esse tipo de arquivo pode ser muito grande. Por isso, as nuvens são geralmente limpas e modificadas, reduzindo a densidade de seus pontos conforme uso final ou dividindo a própria nuvem em setores ou níveis para trabalhar sem carregar todo o projeto no software de autoria BIM e, daí, poder iniciar a modelagem BIM.

Modelagem BIM

A modelagem BIM a partir da nuvem de pontos não é um processo automático. A nuvem de pontos deve, de fato, ser carregada no software de arquitetura para a modelagem BIM e a criação de um modelo BIM 3D.

Esse modelo BIM é gerado a partir das informações geométricas e espaciais contidas na nuvem, mas também enriquecido com todas muitas outras informações complementares, como marcas e modelos de equipamentos, fotos e vídeos que nos dão informações visuais sobre o projeto.

Toda esta informação deve ser devidamente incorporada no modelo e corretamente estruturada para que o resultado final desta fase de modelação BIM possa ser aproveitado pelos diferentes campos de aplicação do processo Scan to BIM (requalificação, reforma, gerenciamento de ativos através de um gémeo digital).

Campos de aplicação do Scan to BIM

A aplicação do Scan to BIM visa adquirir as condições reais do edifício. Mas para que realmente serve o Scan to BIM? Em que fase do projeto pode ser aplicado?

Vamos ver em quais fases é possível aplicar o processo Scan to BIM e quais benefícios ele traz:

• projeto: o modelo BIM permite que os projetistas entendam melhor as condições do local e tomem melhores decisões no projeto do edifício.
• Construção: a metodologia BIM permite identificar qualquer discrepância entre o modelo BIM como construído e o modelo BIM como projetado.
• Facility Management (FM): graças à visualização 3D e às informações BIM sobre a construção, é possível aprimorar as funcionalidades de gerenciamento de ativos (FM), como gerenciamento de espaço, planejamento e execução de reformas, gerenciamento de emergências, além de treinamento do pessoal.

Os benefícios do processo Scan to BIM

Já explicamos como o processo Scan to BIM permite criar uma representação digital tridimensional muito precisa do edifício em tempos realmente rápidos. Porém, esse é apenas um dos benefícios que a adoção de um fluxo de trabalho Scan to BIM pode oferecer.

Entre os demais benefícios cabe lembrar:

• maior qualidade do projeto: são obtidos modelos BIM extremamente detalhados, com alta qualidade e precisão dos ativos (terrenos, infraestruturas, edifícios, etc.), em tempos rápidos.
• Redução substancial de erros na modelagem e no planejamento do projeto: graças a uma coleta pontual e precisa de informações e dados do ambiente, o nível de qualidade da modelagem aumenta.
• Significativa economia de tempo: a equipe de trabalho só precisa visitar o local uma vez para coletar dados, enquanto as inspeções subsequentes podem ocorrer fora do local com mais frequência do que no local, reduzindo a necessidade de viagens.
• Redução dos custos de projeto: embora o levantamento 3D requeira custos adicionais, é inegável uma significativa redução de custos devido à redução dos tempos de processamento e ao valor agregado do modelo BIM.
• Maior transparência e melhor colaboração: graças à metodologia BIM, as informações podem ser compartilhadas com mais rapidez e eficiência.

Como realizar um processo Scan to BIM: o estudo de caso GEOSLAM

Neste ponto, você deve estar se perguntando como realizar um processo de Scan to BIM? Quais as ferramentas necessárias?

Agora que entendemos como é estruturado um processo Scan to BIM e quais são as inúmeras vantagens oferecidas por esse método de levantamento, podemos apresentar um caso prático. Especificamente, descreveremos as 3 fases do processo Scan to BIM para chegar à realização do modelo BIM de um edifício histórico.

Para implementar em primeira mão o processo Scan to BIM, recomendo você baixar a versão de teste gratuita do point cloud to BIM software: poderá importar sua nuvem de pontos, ou um arquivo de exemplo de nuvem de pontos presente na pasta “examples” do usBIM, e experimentar o potencial dessa nova tecnologia na requalificação de edifícios.

Fase 1: levantamento do edifício com GeoSLAM

Neste estudo de caso, vamos realizar o levantamento de um edifício histórico, usando GeoSLAM Horizon.

Esta ferramenta utiliza a tecnologia SLAM (Simultaneous Localization And Mapping), que o torna capaz de se orientar na ausência de um sinal GPS, com base no que é detectado durante o período de escaneamento. Na prática, basta que o operador caminhe com a ferramenta em um determinado espaço (tanto interno quanto externo) para gerar automaticamente a nuvem de pontos.

O levantamento com laser scanner com tecnologia SLAM é extremamente eficiente e rápido, e não requer o uso de ferramentas adicionais. Além disso, é suficiente apenas um operador.

O primeiro passo é o levantamento do interior do edifício.

Ligada a ferramenta, começamos a andar com calma, sem movimentos bruscos, por cada ambiente a ser levantado.

Em poucos minutos, concluímos a operação e conseguimos a digitalização completa do interior.

Aplicando a mesma técnica de levantamento do interior do edifício, podemos completar a fase de escaneamento acompanhando as paredes do perímetro.

Levantamento com laser scanner para modelo BIM

Fase 2: processamento dos dados

Finalizado o levantamento, voltamos para o escritório e baixamos os resultados do escaneamento no software do próprio GeoSLAM.

Dessa forma, podemos visualizar a nuvem de pontos levantada e as trajetórias do caminho percorrido durante o levantamento.

Visualização da nuvem de pontos realizada com laser scanner com tecnologia SLAM

Em pouco tempo e com simples passos, conseguimos uma nuvem de pontos muito detalhada e completa. Além disso, tendo feito o levantamento tanto do interior como do exterior, também já temos as espessuras das paredes e todas as informações necessárias para gerar os documentos técnicos. Também podemos evitar mais inspeções, pois já adquirimos todas as informações de que precisamos.

Neste ponto, uma vez obtida a nuvem de pontos, vamos exportá-la nos vários formatos padrão (.LAS, .LAZ, .E57, etc.) e importá-la no usBIM.pointcloud.

Fase 3: modelagem em 3D da nuvem de pontos com Edificius

A fase final para alcançar a verdadeira digitalização do modelo é a reconstrução do modelo BIM do que foi levantado. Esta é a fase mais delicada e complexa: a partir da superfície tridimensional que reproduz a estrutura levantada, é necessário passar para um modelo 3D paramétrico composto por objetos como paredes, janelas, portas, etc.

Para a modelagem 3D utilizamos o software BIM Edificius. Uma das grandes vantagens deste software é a sua integração com a plataforma em nuvem usBIM, que nos permite:

• gerenciar nuvens de pontos, mesmo de grande porte, aproveitando o espaço de armazenamento na nuvem.
• dispor de todos os arquivos, podendo-os compartilhar ​​com nossos colaboradores.

Nuvem de pontos visualizada no usBIM

Em primeiro lugar, carregamos a nuvem de pontos para o usBIM.pointcloud e, em seguida, importamos para o Edificius apenas a parte da nuvem a processar.

Importacão nuvem de pontos no Edificius

No usBIM.pointcloud, definimos primeiro os níveis e as cotas dos diferentes andares do edifício. Dessa forma, conseguimos posicionar facilmente a nuvem de pontos para alinhá-la com nosso sistema de referência.

Gestão níveis da nuvem de pontos no Edificius

Graças aos recursos de reconhecimento automático de objetos, identificamos os vários elementos arquitetônicos diretamente na nuvem de pontos:

• paredes verticais: modelamos as paredes verticais usando os pontos da nuvem como guia onde traçar seu comprimento. Graças ao editor, definimos alinhamento, espessura, seção (constante ou variável), ângulo, etc., e aproveitamos uma série de automatismos oferecidos pelo software para traçar rapidamente todas as paredes do edifício. A partir das propriedades, também definimos estratigrafia e materiais, pegando-os da Biblioteca de Objetos BIM.

Modelagem paredes verticais da nuvem de pontos

• Janelas: traçamos a largura da janela usando a nuvem de pontos como guia. A partir do editor, definimos a cota certa da janela, a altura e os valores aproximados de acordo com nossas necessidades. A partir das propriedades, também especificamos o tipo de vidro, a moldura, a transmitância térmica de cada janela para ter um modelo completo com informações úteis.

Modelagem janelas da nuvem de pontos com o Edificius

Da mesma forma, podemos modelar as portas internas e outros objetos do edifício, obtendo em poucos passos um modelo 3D extremamente fiel em relação à situação atual do edifício levantado.

Scan to BIM: da nuvem de pontos ao modelo 3D com o Edificius

Neste ponto, é realmente simples obter do modelo todas as pranchas gráficas executivas completas com plantas, elevações, cortes e vistas 3D, bem como gerar renders estáticos, renders em tempo real e apresentações em vídeo.

Finalizada a fase de modelagem BIM, estamos prontos para exportar o modelo para o formato IFC.

Se você quiser obter um modelo IFC de uma nuvem de pontos diretamente on-line e sem usar um software de autoria BIM, você pode tentar usar um software Scan To BIM em seu lugar. Desta forma, você cria modelos BIM no formato openBIM IFC e cria fluxos de trabalho 100% openBIM.