Flujos de trabajo de captura de realidad 3D para AEC y la industria40

Comprender la captura de la realidad 3D: Precisión y eficacia

La captura de realidad 3D está cambiando la forma en que las industrias documentan e interactúan con los espacios físicos. Al crear representaciones digitales de gran precisión, esta tecnología aumenta la eficacia, reduce los costes y mejora la colaboración en los sectores de la arquitectura, la construcción, la fabricación y la conservación del patrimonio cultural. Los modelos 3D detallados generados a partir de nubes de puntos -colecciones de puntos de datos que representan dimensiones espaciales- son fundamentales para la captura de la realidad 3D. Estas nubes de puntos son la base de las aplicaciones de modelado de información para la construcción (BIM) y de diseño asistido por ordenador (CAD), que permiten un modelado y una visualización digitales precisos. Este artículo explora el flujo de trabajo de principio a fin, desde el escaneado láser hasta el procesamiento de nubes de puntos y su integración en plataformas BIM/CAD. También examina varios casos de uso, compara el escaneado láser con la fotogrametría y analiza las ventajas de adoptar un flujo de trabajo de captura de realidad 3D.

El proceso: Del escaneado láser a la integración BIM/CAD

El viaje desde el escaneado láser hasta la integración de datos en modelos BIM y CAD implica varias etapas clave, cada una de las cuales contribuye a una representación digital precisa y detallada del mundo físico, lo que se conoce sobre todo como gemelo digital. Comprender este flujo de trabajo es esencial para las industrias que desean aprovechar al máximo la captura de realidad 3D.

Adquisición de datos mediante escaneado láser

El escaneado láser es la piedra angular de la captura precisa de realidad 3D. Este método emplea escáneres láser que emiten rayos láser para capturar la geometría de estructuras físicas. A medida que el láser entra en contacto con las superficies, registra mediciones precisas calculando la distancia entre el escáner y el objeto. Estas mediciones generan una colección de puntos de datos conocida como nube de puntos, donde cada punto se define por coordenadas específicas (X, Y, Z) y puede incluir atributos adicionales como la reflectividad o el color. El resultado es una réplica digital exacta del entorno físico, que capta incluso los detalles más intrincados.

Los escáneres láser pueden capturar millones de puntos por segundo, lo que garantiza una representación espacial completa. Este método es muy eficaz para estructuras complejas con detalles intrincados, como instalaciones industriales, monumentos históricos y edificios comerciales. También ofrece una precisión inigualable, lo que lo hace indispensable para tareas que requieren gran exactitud, como la validación de construcciones y el control de calidad. Además, el escaneado láser reduce los errores humanos en las mediciones, mejora la seguridad al minimizar las visitas físicas a las obras y acelera los plazos de los proyectos al capturar eficazmente los datos espaciales.

Procesamiento de datos de nubes de puntos

Después de capturar los datos en bruto de la nube de puntos, el siguiente paso consiste en el procesamiento para eliminar el ruido, alinear múltiples escaneos y crear un conjunto de datos unificado. Esto se consigue mediante el registro de nubes de puntos, en el que los escaneados superpuestos se alinean utilizando puntos de referencia. La nube de puntos consolidada resultante proporciona una representación 3D detallada del área escaneada, que sirve de base para crear modelos 3D precisos.

Las soluciones de software especializadas pueden facilitar el procesamiento, como la plataforma Cintoo, que comprime enormes conjuntos de datos de nubes de puntos en mallas 3D de alta resolución, con lo que no se compromete la precisión y los equipos de proyecto pueden eliminar por fin los discos duros como fuente principal de datos de nubes de puntos. Cintoo es una aplicación basada en la nube, lo que significa que cualquiera puede acceder a ella, esté donde esté en el mundo, a través de un simple enlace web.

Compresión de mallas sin fisuras para una visualización de alta calidad.

Los datos de las nubes de puntos convertidos en mallas 3D proporcionan un modelo virtual del emplazamiento compuesto por todos los datos de escaneado 3D existentes, y pueden integrarse perfectamente en plataformas BIM o CAD. La capacidad de visualizar nubes de puntos en un espacio 3D mejora significativamente la precisión del proceso de modelado, garantizando que la representación digital se alinea con precisión con las condiciones físicas existentes. En Cintoo, los modelos BIM/CAD pueden introducirse y superponerse a los datos escaneados en 3D, lo que permite una comparación completa entre las condiciones de construcción y diseño.

Integración en plataformas BIM/CAD

Otra forma de optimizar los escaneados láser y los modelos es, una vez procesados, crear modelos basados en los datos de escaneado 3D en software BIM o CAD, como Autodesk Revit, AutoCAD o Bentley MicroStation. Aquí, la nube de puntos sirve como referencia para crear modelos 3D detallados. Los diseñadores pueden trazar sobre la nube de puntos para modelar con precisión elementos estructurales, como paredes, suelos, techos y sistemas mecánicos. Este método, conocido como Scan-to-BIM, permite a arquitectos, ingenieros y contratistas trabajar con un gemelo digital del entorno físico.

Esta integración es especialmente beneficiosa para la renovación, remodelación y gestión de instalaciones, donde es crucial comprender las condiciones existentes. También mejora la colaboración entre los participantes en el proyecto, ya que el modelo digital proporciona un punto de referencia común que reduce la probabilidad de conflictos de diseño y costosas repeticiones. Dado que todos colaboran a partir del mismo conjunto de datos, permite disponer de una única fuente de verdad visual. En Cintoo, otras herramientas como las anotaciones, el etiquetado de activos o las mediciones automáticas permiten que todo el mundo trabaje a partir de los mismos datos y extraiga información en tiempo real.

Los gemelos digitales precisos, basados en datos de nubes de puntos y transmitidos con la máxima calidad en Cintoo, permiten una superposición sencilla de los elementos modelados.

Al reflejar con precisión el emplazamiento físico, los gemelos digitales permiten tomar decisiones informadas, utilizar el espacio de forma eficiente y planificar el mantenimiento de forma proactiva.

Comparación entre escaneado láser y fotogrametría

El escaneado láser y la fotogrametría son dos métodos destacados para la captura de la realidad en 3D, cada uno con ventajas y limitaciones distintas. El escaneado láser es conocido por su excepcional exactitud y precisión, alcanzando a menudo un nivel de detalle milimétrico. Esto lo hace ideal para estructuras complejas y entornos industriales en los que la precisión es fundamental. Sin embargo, el escaneado láser requiere equipos especializados, que pueden ser costosos, y el procesamiento de los datos requiere más tiempo debido al volumen y la complejidad de los datos de las nubes de puntos. A pesar de estos retos, su precisión la hace indispensable para la validación de construcciones, el control de calidad y el modelado arquitectónico complejo.

La fotogrametría, por su parte, utiliza cámaras digitales estándar para capturar imágenes superpuestas que luego se procesan en nubes de puntos. Suele ser más rentable y rápida para la adquisición de datos, especialmente en entornos exteriores donde las condiciones de iluminación son favorables. A diferencia del escaneado láser, la fotogrametría no requiere hardware costoso, lo que la convierte en una opción accesible para proyectos más pequeños o situaciones de presupuesto limitado. Sin embargo, su precisión suele ser inferior a la del escaneado láser y puede verse afectada por superficies reflectantes, condiciones de poca luz y texturas inconsistentes. A pesar de estas limitaciones, la fotogrametría es muy adecuada para la cartografía del terreno, la documentación del patrimonio cultural y las situaciones en las que se necesita una captura rápida de datos.

El escaneado láser y la fotogrametría se combinan para formar una imagen completa de las condiciones del lugar.

La elección entre el escaneado láser y la fotogrametría depende de los requisitos del proyecto, las limitaciones presupuestarias y los factores medioambientales. Mientras que el escaneado láser es ideal para entornos interiores detallados y emplazamientos industriales complejos, la fotogrametría destaca en la cartografía de terrenos exteriores y en proyectos de conservación cultural. En algunos casos, la combinación de ambos métodos proporciona una representación digital más completa.

Casos de uso y escenarios

La captura de realidad 3D está transformando varios sectores al mejorar la precisión, la eficacia y la colaboración. En arquitectura y construcción, se utiliza para documentar estructuras existentes con gran precisión, sobre todo en proyectos de renovación en los que las mediciones exactas son fundamentales. Utilizando datos de nubes de puntos, los arquitectos pueden crear modelos as-built que reflejen el estado actual de un edificio, reduciendo la probabilidad de errores costosos y conflictos de diseño. Esta documentación precisa agiliza la planificación de la renovación, minimiza las repeticiones y garantiza el cumplimiento de los plazos del proyecto.

En los sectores industrial y de fabricación, la captura de realidad 3D se utiliza para documentar complejas disposiciones de maquinaria, configuraciones de planta y flujos de trabajo de producción. Los gemelos digitales creados a partir de nubes de puntos permiten una planificación detallada del espacio, análisis de seguridad y optimización de procesos. Al visualizar las instalaciones en un entorno 3D, los fabricantes pueden planificar eficazmente las actualizaciones de equipos, mejorar la eficiencia operativa y aumentar la seguridad en el lugar de trabajo.

Por ejemplo, GM ha maximizado sus flujos de trabajo de captura de realidad 3D utilizando la plataforma de Cintoo para colaborar en distintas zonas geográficas, lo que significa que distintos equipos pueden tener acceso a la misma fuente visual de verdad. De este modo, GM ha podido clasificar los activos utilizando el conjunto de herramientas de clasificación de IA y el etiquetado de activos de Cintoo, aportar modelos de equipos para detectar cualquier posible conflicto -lo que minimiza la necesidad de retrabajos o paradas de fábrica en el proceso- y transformar de forma más rápida y eficiente las plantas heredadas para las nuevas necesidades, como la instalación de equipos EV.

La conservación histórica es otro caso de uso significativo, en el que la captura de realidad 3D proporciona un método no intrusivo para registrar los intrincados detalles de las estructuras patrimoniales. Los modelos 3D resultantes sirven como valiosos registros para los esfuerzos de restauración y el turismo virtual, garantizando que el patrimonio cultural se mantenga para las generaciones futuras. Esta documentación digital permite una restauración precisa, oportunidades educativas y accesibilidad global a los sitios culturales.

Precision Point utilizó Cintoo para completar la reconstrucción de uno de los teatros más antiguos de Norteamérica. "Cintoo nos proporciona una forma ágil y fácil de usar para que nuestros clientes puedan ver un modelo BIM de calidad y organizado y una nube de puntos sin problemas", explicó Joey Ciotti, especialista en captura de la realidad de Precision Point.

El teatro de 1916 es un edificio histórico de 125.000 pies cuadrados que fue diseñado y utilizado para sinfonías musicales. Necesitaba urgentemente una renovación y documentación. Se pidió a un estudio de arquitectura local que realizara una "actualización" arquitectónica de la estructura de ladrillo y bloques de hormigón, en la que el primer paso de Precision Point fue escanear todo el lugar para el estudio de arquitectura. De este modo, pudieron cargar nubes de puntos masivas en Cintoo sin problemas, lo que permitió al estudio de arquitectura diseñar y cargar modelos en Cintoo para garantizar la precisión de la implementación.

Ventajas de un flujo de trabajo de captura de realidad 3D

La adopción de un flujo de trabajo de captura de realidad 3D ofrece varias ventajas, entre las que se incluyen una mayor precisión, eficiencia en tiempo y costes, mejora de la colaboración y documentación exhaustiva. Las mediciones precisas de nubes de puntos minimizan las discrepancias entre el emplazamiento físico y su representación digital, reduciendo errores y evitando costosas repeticiones. Los modelos digitales generados sirven como registros fiables para futuras renovaciones, planificación del mantenimiento y fines legales. Además, disponer de modelos as-built precisos mejora la comunicación entre las partes interesadas en el proyecto, lo que permite tomar mejores decisiones y ejecutar el proyecto con mayor eficacia.

La captura de realidad 3D, mediante la generación de nubes de puntos y la integración en modelos BIM y CAD, está transformando la forma en que las industrias documentan los espacios físicos e interactúan con ellos. Sus aplicaciones en arquitectura, construcción, fabricación y conservación cultural ponen de manifiesto su versatilidad y sus importantes ventajas en cuanto a precisión, eficiencia y colaboración. A medida que avance la tecnología, la captura de realidad 3D seguirá desempeñando un papel fundamental en la transformación digital, permitiendo a las industrias innovar y optimizar sus flujos de trabajo.

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