Apresentação sobre Nuvem de Pontos e suas tecnologias

Nuvem de pontos

1. Nuvem de Pontos Alunos: Marco Antonio Yslas Cerqueira

2. O que é Nuvem de Pontos Uma nuvem de pontos é um conjunto enorme de pontos no espaço 3D que representam superfícies do mundo real. Cada ponto tem uma posição precisa (coordenadas X, Y e Z) e, muitas vezes, informações adicionais como cor e intensidade do feixe de laser. Fonte: https://www.brtech3d.com.br/medicao-nuvem-pontos Fonte: https://www.brtech3d.com.br/medicao-nuvem-pontos

3. Como são c riadas as nuvens São capturadas por equipamentos de escaneamento 3D, que registram milhares de pontos por segundo. Fonte: https://www.earthscope.org/app/uploads/2024/07/Terrestrial-laser-scanner-experimental-setup-The-white-spheres-are-targets-used-when.png Fonte: https://geosense.com.br/2021/09/01/o-que-e-lidar-no-mapeamento-aereo-com-drones/ LiDAR terrestre (TLS) – scanner a laser montado em tripé, ideal para prédios e fábricas. LiDAR aéreo (ALS) – montado em aviões e drones para mapear grandes áreas.

4. Como são criadas as nuvens São capturadas por equipamentos de escaneamento 3D, que registram milhares de pontos por segundo. https://uavlatam.com/pt-br/que-es-la-fotogrametria-como-funciona/ https://pt.iatecps.com/product-page/laser-scanner-3d-digitalizador-de-m%C3%A3o-dotproduct-dpi-8 Fotogrametria – usa várias fotos tiradas de diferentes ângulos e cria um modelo 3D através de software Scanners manuais (handheld) – usados para objetos pequenos ou espaços internos.

5. Processamento Após a captura, os dados brutos passam por um processo de limpeza e organização. Etapas principais: Filtragem de ruídos – remover pontos fora do lugar ou reflexos errados. Registro/alinhamento – unir várias nuvens em uma única nuvem completa. Georreferenciamento – posicionar os dados no local correto no espaço real. Conversão para superfícies ( meshes ) – transformar os pontos em superfícies sólidas. Isso permite fazer medições precisas, cortes, volumes e extração de geometrias.

6. Principais Softwares Autodesk ReCap – captura e processamento de nuvens de pontos. Bentley ContextCapture – transforma fotos em modelos 3D com nuvens de pontos. Faro Scene – voltado para scanners Faro, muito usado em engenharia. Leica Cyclone – ferramenta robusta para nuvens de grande porte. CloudCompare (gratuito) – visualização e edição de nuvens de pontos. MeshLab (gratuito) – transforma nuvens em superfícies 3D. Esses softwares permitem visualizar, limpar, alinhar, medir e exportar os dados para outras plataformas

7. Integração com Tecnologias BIM (Building Information Modeling ): a nuvem de pontos é usada como base para criar ou atualizar modelos BIM de construções. CAD: serve como referência para modelagem em softwares como AutoCAD, SolidWorks e Plant 3D. GIS (Geoprocessamento): usada em mapeamentos geoespaciais e análise territorial. Realidade aumentada e gêmeos digitais: permite sobrepor modelos 3D reais e virtuais para inspeção remota e simulações.

8. Aplicações Práticas Como é usado: Levantamento as built (estado real da obra construída) para comparação com o projeto original. Monitoramento do avanço da obra em diferentes fases, criando um histórico 3D. Planejamento de reformas, ampliações e retrofit de edificações antigas. Inspeção de estruturas (pontes, viadutos, fachadas, barragens) sem necessidade de andaimes ou contato direto. Vantagens: Alta precisão, sem necessidade de medir tudo manualmente. Reduz erros de projeto e retrabalhos. Economiza tempo e mão de obra. Engenharia Civil e Construção https://www.youtube.com/watch?v=bKSP3JjO2Cw https://www.bgfconsultoria.com.br/projeto-as-built-preco

9. Aplicações Práticas Como é usado: Levantamento completo de plantas industriais existentes para documentação e manutenção. Planejamento de novas tubulações e equipamentos com base na geometria real do ambiente. Integração com projetos de engenharia em 3D (Plant 3D, PDMS, SmartPlant , etc.). Identificação de interferências ( clash detection ) entre novos projetos e estruturas existentes. Vantagens: Evita paradas não programadas. Permite projetar em cima da realidade existente com precisão milimétrica. Diminui custos de campo e aumenta a segurança. Indústrias de Processo (Petróleo, Gás, Química, Energia) https://thorusengenharia.com.br/nuvem-de-pontos-o-que-e-e-como-funciona/

10. Aplicações Práticas Como é usado: Criação de modelos digitais do terreno (MDT) com alta resolução. Geração de ortofotos e mapas precisos para planejamento urbano e ambiental. Planejamento de redes de infraestrutura (estradas, ferrovias, saneamento, linhas de transmissão). Integração com Sistemas de Informação Geográfica (GIS). Vantagens: Cobre grandes áreas rapidamente e com baixo custo. Permite análises geoespaciais complexas com base realista do terreno. Melhora a precisão de obras lineares e infraestrutura. Topografia, Cartografia e GIS Fonte: https://www.mccs.tohoku.ac.jp/g-rips/report/2024/pdf/mitsubishi-a_final_slide.pdf Fonte: https://www.microdrones.com/br/noticias/datasets-de-fotogrametria-de-drone/

11. Benefícios Alta precisão geométrica: medição com precisão milimétrica. Rapidez: coleta de dados em minutos ou horas, versus dias com métodos tradicionais. Economia de custos: evita retrabalho e erros de projeto. Visualização completa: permite explorar um local inteiro em 3D no computador. Segurança: captura de dados sem precisar expor pessoas a ambientes perigosos.

12. Futuro das Nuvens de Pontos Presente A nuvem de pontos já serve como base para criar modelos 3D "congelados" de plantas industriais. Futuro Esses modelos serão dinâmicos, recebendo dados em tempo real de sensores IoT , PLCs e sistemas SCADA. Um gêmeo digital de uma refinaria, por exemplo, mostrará em 3D as condições operacionais ao vivo: temperatura, pressão, vazão, vibração de bombas etc. Permitirá simulações preditivas (como um “ensaio virtual” de modificações na planta antes de executá-las). Apoio à manutenção preditiva: o modelo digital poderá indicar o momento ideal para troca de válvulas, inspeção em tubulações ou calibração de instrumentos. Digital Twins (Gêmeos Digitais Inteligentes)

13. Futuro das Nuvens de Pontos Presente A classificação de elementos na nuvem de pontos ainda é manual ou semiautomática. Futuro Algoritmos de IA identificarão automaticamente tubulações, suportes, válvulas, escadas, equipamentos e até classificarão o material (aço, concreto, plástico). Softwares converterão nuvens de pontos em modelos CAD/BIM completos em poucas horas, reduzindo semanas de modelagem manual. IA ajudará também na deteção de anomalias (corrosão, deformações, desalinhamentos). Isso trará enorme ganho em segurança e redução de custos operacionais. Automação por Inteligência Artificial (IA)

14. Futuro das Nuvens de Pontos Presente Engenheiros usam a nuvem em telas 2D/3D em softwares. Futuro Técnicos de campo usarão óculos de RA para visualizar a nuvem de pontos sobreposta ao ambiente real, identificando facilmente interferências, rotas de tubulação ou áreas críticas. Engenheiros em escritórios poderão entrar virtualmente em uma planta industrial escaneada, interagir com o ambiente em escala real e planejar atividades remotamente. Isso aumentará a segurança em áreas perigosas, pois treinamentos e simulações poderão ser feitos em realidade virtual. Realidade Aumentada (RA) e Realidade Virtual (RV)

15. Futuro das Nuvens de Pontos Presente O processo de captura → processamento → entrega pode levar dias ou semanas. Futuro Sensores LiDAR e fotogrametria integrados a edge computing (processamento local em tempo real) gerarão nuvens de pontos instantâneas. Isso permitirá que equipes de inspeção tenham modelos atualizados no mesmo momento em que escaneiam, sem precisar esperar o processamento posterior. Usos práticos: inspeções de manutenção, acidentes industriais, paradas emergenciais e mapeamento rápido de áreas em expansão. Escaneamento em Tempo Real

16. Futuro das Nuvens de Pontos Presente Drones e scanners são operados manualmente. Futuro Drones autônomos farão escaneamentos periódicos programados em áreas industriais (ex.: inspecionar tanques de armazenamento a cada 24h). Robôs móveis farão varreduras de tubulações e ambientes confinados, alimentando nuvens de pontos em tempo real. Isso reduzirá riscos humanos em áreas críticas (altas temperaturas, presença de gases tóxicos, confinamentos). Integração com Robótica e Drones Autônomos

17. Futuro das Nuvens de Pontos Presente Lidar com nuvens pesadas exige computadores potentes locais. Futuro O processamento migrará totalmente para plataformas em nuvem (cloud computing ). Equipes em diferentes países poderão acessar a mesma nuvem de pontos simultaneamente, editando, medindo e projetando em colaboração. Formatos ultracompactos (ex.: streaming de nuvens de pontos) permitirão acesso fluido até em dispositivos móveis Processamento em Nuvem e Colaboração Global

18. Futuro das Nuvens de Pontos Presente A nuvem de pontos é tratada como uma fotografia digital em 3D. Futuro A nuvem será um banco de dados 3D inteligente: cada ponto poderá ter atributos como data de inspeção, estado de conservação, material, risco associado. Isso permitirá aplicar analytics avançado: dashboards mostrando, em tempo real, quais áreas da planta têm maior risco de falha, quais equipamentos estão próximos do fim de vida útil, etc Convergência com Big Data e Analytics

19. Futuro das Nuvens de Pontos Presente A nuvem de pontos é usada principalmente na fase de levantamento e projeto. Futuro A tecnologia será usada em todas as fases do ciclo de vida industrial: Projeto → como base para engenharia. Construção → monitorar o avanço em 3D. Operação → gêmeos digitais atualizados com IoT . Manutenção → inspeção preditiva com RA e IA. Descomissionamento → simulações seguras de desmontagem. A nuvem será o fio condutor da informação em toda a vida útil da planta. Aplicação em Ciclo de Vida Completo da Indústria

20. Conclusão A nuvem de pontos é uma tecnologia que garante precisão, agilidade e segurança em levantamentos 3D, reduzindo erros e custos em projetos. Mais que um registro digital, ela está se tornando base para gêmeos digitais, IA, RA/RV e análise de dados, acompanhando todo o ciclo de vida da indústria

21. Referência Bibliográfica LOPES, Igor Tiago; GROETELAARS, Natalie Johanna; CHECCUCCI, Érica de Sousa; AMORIM, Arivaldo Leão. Automação da modelagem BIM a partir de nuvens de pontos: uma revisão sobre métodos e técnicas. PARC: Pesquisa em Arquitetura e Construção , Campinas, v. 14, 2023. GROETELAARS, Natalie Johanna. Criação de Modelos BIM a partir de “nuvens de pontos”: estudo de métodos e técnicas para documentação arquitetônica. Tese (Doutorado ou Mestrado) — Universidade Federal da Bahia, 2015 PAVAN, Nadisson Luis . Integração de fotogrametria e LiDAR : um estudo de caso para orientação indireta de fotografias com uso de telhados adjacentes como apoio de campo. Dissertação (Graduação) — Universidade Federal do Paraná, 2011. NISHIWAKI, Adriana Aparecida Megumi ; MOURA, Magna Soelma Beserra de; GALVÍNCIO, Josiclêda Domiciano; OLIVEIRA, Cinthia Pereira de; SILVA, Emanuel Araújo; LIMA, Suzana Maria Gico ; et al. Uso do LiDAR na Estimativa de Atributos Florestais: Uma Revisão. Revista Brasileira de Geografia Física , Recife, v. 16, n. 1, p. 505-527, 2023. SOUZA, Guilherme Henrique Barros; AMORIM, Amilton. Parcelas Espaciais e Nuvem de Pontos: Viabilidade e Possibilidades de Integração de Dados para o Cadastro 3D. Revista Brasileira de Cartografia , Uberlândia, v. 67, n. 2, 2015. DOI: 10.14393/rbcv67n2-44665. NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND TECHNOLOGY (NIST). Applications of 3D Point Clouds in Industry and Construction . Gaithersburg: NIST, 2021. MALDOVAN, Horia ; KLEIN, Ferdinand. Terrestrial laser scanning for industrial applications: case studies and advances. Journal of Construction Engineering and Management , v. 146, n. 5, 2020.