V.4 Il rilievo presso San Benedetto. 4.1 Il materiale utilizzato. 4.2 Operazioni di rilievo

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1 V.4 Il rilievo presso San Benedetto Le condizioni di scarsa accessibilità all edificio pericolante non hanno consentito di efettuare un rilievo diretto in tutte le sue parti e risultava quindi impossibile avere una misura corretta del manufatto. Grazie alle possibilità offerte dal rilievo a distanza e senza contatto, effettuabile con il laser scanenr, si è potuta pianificare una campagna di scansioni per ottenere un modello preciso delle parti visibili (non necessariamente raggiungibili) per una successiva semplificazione in laboratorio volta ad ottenere gli elaborati grafici indispensabili all analisi e al progetto di restauro. Di seguito riportiamo le informazioni relative alle operazioni effettuate e ai dati ottenuti, seguite da una valutazione dei risultati. 4.1 Il materiale utilizzato Per spostare dal Laboratorio del NubLab il laser scanner e tutta l attrezzatura necessaria è stato indispensabile munirsi di un mezzo di trasporto dalle dimensioni adeguate a contenere i seguenti materiali, indispensabili in una campagna di rilievo in zona sprovvista di alimentazione elettrica: - Cyrax 2400 cassa dello scanner Cassa dell elettronica Cassa della cavetteria e staffa a U - PC portatile per la gestione e archiviazione delle scansioni - Treppiede per lo scanner - Generatore di corrente elettrica da 5 Kw (per alimentare scanner e portatile) Tanica di benzina Silenziatore - prolunga presa di corrente da 25 m - target sferici e relativi supporti - target piani autoadesivi - sedie - cassetta attrezzi e ricambi 4.2 Operazioni di rilievo Sul luogo del rilievo si è proceduto approntando una serie di stazioni disposte in pianta in modo tale da garantire la copertura dei fronti da rilevare e disponendo i target sulle superfici visibili in modo da averne almeno tre per ogni sovrapposizione delle scansioni. In quattro giorni di scansione con il lavoro di due persone sono state eseguite 22 scansioni che con sufficiente area di sovrapposizione hanno consentito di ottenere un rilievo dei fronti dei chiostri e delle pareti dei portici con una risoluzione di un punto ogni due centimetri.

2 ) - 16)- 17) Stazioni di scansione durante il rilevamento; 18) Trasporto dei materiali nello spostamento delle stazioni; 19) controllo del gruppo elettrogeno durante le scansioni I dati Le singole scansioni, memorizzate sul portatile, sono state portate in laboratorio e passate su computer dalle elevate prestazioni per consentire una adeguata gestione delle nuvole di punti, poiché la notevole quantità di dati che contengono è proporzionale alla dimensione dei file che le contengono e dunque alla potenza richiesta ai processori che devono gestirle. Le scansioni sono state ripulite dei dati superflui (erba, edifici esterni, pollini, attrezzature ) in modo da diminuire la quantità di dati da gestire e consentire una maggiore chiarezza e leggibilità dei dati utili. Nelle schede seguenti abbiamo riportato i dati relativi ad ogni singola scansione, tali schede contengono informazioni e immagini che si sono rivelate utili in laboratorio nel momento della registrazione perché hanno consentito una rapida individuazione delle sequenze ottimali per l assemblaggio delle prese.

3 4.4 Elaborazione dei dati L impossibilità di raggiungere fisicamente la zona recintata e pericolante ha impedito di posizionare dei target indispensabili alla chiusura su quattro lati delle scansioni, così come sarebbe stato impossibile eseguire un rilievo diretto. Tuttavia l assemblaggio in laborotiro delle nuvole di punti ha consentito di ovviare a questo inconveniente e i risultati ottenuti sono di qualità sufficiente, anche nella zona più a rischio, per la restituzione in scala 1:50. La procedura di registrazione automatica dei target viene effettuata dal software CGP e l intervento dell operatore può essere necessario per stabilire l importanza da attribuire ai singoli punti omologhi al fine di migliorare la qualità generale dell unione delle scansioni. Il procedimento ha richiesto la creazione di due file intermedi nei quali registrare singolarmente ogni chiostro e una procedura di registrazione finale tra questi due files di cui sono riportate, nella tabella seguente, le ==== 20 Registration constraints between: 1. tre.cgp (E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\ tre. cg p) 2. due e xfile.cgp (E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\r egis tr i\due e xfi le.c gp) at Saturday, June 29, :39:36 20) Visualizzazione dei punti omolghi-target usati per la registrazione <constraint#> [<file 1>] [<file 2>] <constraint id> <c onst ra int type> [ <lay er 1>] [<la yer 2>] <on/off> < weight > <error> unit: cm [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [008 sfere] [008 sfere] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 22 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [007 5x5] [011 generale] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [007 5x5] [008 sfere] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [007 5x5] [011 generale] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [008 sfere] [011 generale] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [007 5x5] [011 generale] ON , [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [008 sfere] [008 sfere] ON , [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [008 sfere] [011 generale] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [008 sfere] [011 generale] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 22 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 26 point [007 5x5] [008 sfere] ON , [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [007 5x5] [Default layer] ON 1 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 25 point [008 sfere] [008 sfere] ON , [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 25 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 24 point [008 sfere] [008 sfere] ON , [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 27 point [007 5x5] [008 sfere] ON 1 0, [E:\Architettura\Tesi\scanner 3D\registri\tre.cgp] due e xfile.cgp] 25 point [008 sfere] [Default layer] ON 1 0, , somma errori ==== 0, errore medio

4 informazioni salvate automaticamente sul file di registro (file di testo creato automaticamente dal programma)t. Da questi dati si evince che l errore medio è di 0.28 cm. Nella seguente tabella sono indicati in grigio i target utilizzati relativamente ad ogni scansione, contraddistinti dal numero di identificazione, la disponibilità di queste informazioni sotto forma grafica ha consentito di pianificare la registrazione delle scansioni in modo rapido e immediato. Il primo blocco di riprese (da sb001 a sb009) è stato registrato autonomamente e così si è fatto anche per il secondo blocco (da sb010 a sb022). La registrazione avvenuta tra questi due blocchi ha quindi consentito di ottenere una registrazione finale basata sulla coincidenza di 6 punti omologhi. target scansione SB_001 SB_002 SB_003 SB_004 SB_005 SB_006 SB_007 SB_008 SB_009 SB_010 SB_011 SB_012 SB_013 SB_014 SB_015 SB_016 SB_017 SB_018 SB_019 SB_020 SB_021 SB_ Nuvola di punti dopo l assemblaggio Assonometria dei chiostri

5 ) prospettiva dall alto nel modello completo dei Chiostri; 22) modello del pozzo del secondo chiostro: 23) vista prospettica dal secondo chiostro del modello in shrink wrap; 24) visualizzazione a video delle sezioni ricavate dal modello. 24

6 4.5 Integrazione con teodolite Le scansioni effettuate con il lasers canner 3D Cyrax 2400 si uniscono utilizzando i targets posizionati sul luogo del rilievo, ottenendo un dato corretto dal punto di vista dimensionale ma incerto per quanto riguarda l orientamento degli assi, nel senso che la nuvola di punti viene posizionata nello spazio secondo la terna di assi uscente dallo scanner usato come riferimento (home) per la registrazioni delle scansioni. L asse Z è quello uscente dallo scanner, l asse Y rappresenta l asse verticale e l asse X quello orizzontale. Si può orientare la nuvola di punti agganciando alcuni vertici della scansione con i corrispondenti punti rilevati con un teodolite tramite un normale procedimento di registrazione, mantenendo come file di riferimento (home) quello creato dal teodolite che, operando in bolla, determina il perfetto orientamento dell asse verticale della scansione ) il teodolite impiegato per il rilievo dei dati utili al posizionamento nello spazio della scansione ) finestra del programma CGP per la registrazione delle scansioni: a sinistra sono riportati i target presenti per ogni file, nella colonna al centro sono elencati i file da elaborare e nella colonna di destra sono riportati i punti omologhi e gli errori, cioè le distanze relative tra due punti omologhi nel file che li contiene entrambi dopo la registrazione.

7 Procedimento: - trasformazione in file di testo delle informazioni fornite dal teodolite tramite calcolo celerimetrico che restituisce coordinate cartesiane (Nord, Est, Quota) rispetto ad un unico punto, partendo da coordinate polari riferite a punti diversi (stazioni). - Elaborazione tramite Excel del file suddetto per creare un file di testo costituito da quattro colonne contenenti i dati indispensabili: nome del target e coordinate, facendo attenzione alla corrispondenza tra gli assi dello scanner e quelli del teodolite ( Nord=Z, Est=Y, Quota=X). - Conversione delle virgole in punti (per compatibilità con elaborazione CGP ) e salvataggio del file di testo in formato ANSI. - Tramite CGP aprire un nuovo dataset e importare il file di testo, ottenendo una nuvola di punti nello spazio, ognuno dei quali contraddistinto dal relativo indice corrispondente con il target assegnato. - Tramite CGP effettuare la procedura di registrazione per scansioni, usando come file di base quello ottenuto dal teodolite. - Verifica degli errori ed apporto di eventuale modifiche al modo di trattare i singoli punti nella registrazione per ridurre al minimo l errore globale. (nel caso in esame si è proceduto alla disattivazione di due punti a causa di un errore effettuato durante la fase di creazione dei punti nella scansione). - Terminata la registrazione si ottiene il file CGP, contenente le scansioni, orientato secondo il file ottenuto dal teodolite, e in contemporanea si ha la creazione di un file di testo che riporta i dati fondamentali relativi alla registrazione. REGISTRAZIONE TARGET ON/OFF PESO ERRORE 102 ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , ON , OFF , OFF ,51182 Errore medio 0, ) operazioni di rilievo con teodolite

8 4.6 Restituzione del rilievo Per il progetto di restauro è necessario ricorrere ad una trattazione classica delle informazioni basandosi su piante, prospetti e sezioni. Per ricavare queste rappresentazioni bidimensionali dal modello tridimensionale si deve eseguire una serie di operazioni di semplificazione della massa di dati e il primo passo è ottenibile direttamente dal software di gestione CGP che restituisce automaticamente sezioni della nuvola di punti secondo orientamenti e intervalli decisi dall operatore. I dati ottenuti tramite la procedura menzionata sono trasferibili su software CAD per una ulteriore semplificazione, infatti da una serie di segmenti organizzati in polilinee si passa a utilizzare segmenti di dimensioni maggiori che rendono più pulito e gestibile il disegno senza perdere in qualità delle informazioni stesse. Tramite l uso delle sezioni create con CGP abbiamo ottenuto le piante dei chiostri al piano terra e al primo livello, le sezioni e i prospetti. Usando questi dati come base certa si è proceduto integrando un rilievo diretto per completare piante e sezioni delle parti interne non direttamente raggiungibili con il laser scanner. 4.7 Lettura delle deformazioni La grossa quantità di informazioni contenuta nel modello tridimensionale ha il difetto di non essere immediatamente comprensibile, ma indubbiamente ha il vantaggio di poter ricavare informazioni semplificate in qualsiasi momento senza dover recarsi sul luogo per ulteriori misurazioni. Successivamente alla restituzione dei disegni canonici, la nuvola di punti è stata utile per ricavare informazioni specifiche sullo stato deformativo del lato sud del Chiostro grande. Tramite la possibilità di creazione di solidi e superfici del software CGP abbiamo costruito dei cilindri sull asse delle colonne e dall inclinazione dei loro assi abbiamo determinato lo spostamento orizzontale del punto di appoggio dei capitelli rispetto alla loro sede naturale, calcolando lo spostamento rispetto alla verticale sul punto di appoggio della colonna sulla sua base. Tramite il procedimento delle sezioni orizzontali si è potuto determinare l andamento orizzontale e verticale della parete di fondo e quantificare i valori dello spanciamento. Dalla nuvola di punti si sono ricavate le sezioni orizzontali generate ogni dieci centimetri ottenendo una sequenza di linee che in pianta sono leggibili grazie alla diversa colorazione ottenendo una facile lettura dello spostamento orizzontale rispetto alla verticale sul punto di appoggio alla base della muratura. Nella tabella che segue si sono analizzati i dati del modello ricavando lo spostamento rispetto alla linea congiungente la prima e l ultima colonna alla base e lo spostamento della sommità delle colonne rispetto alla verticale. Questi dati sono utilizzabili per una successiva valutazione strutturale finalizzata alla verifica della capacità portante delle colonne e conseguentemente al consolidamento della facciata.

9 ) zona del Chiostro oggetto di studio delle deformazioni; 29) asse geometrico di una colonna e indicazione in rosso dei suoi spostamenti rispetto all orizzontale; 30) assi delle colonne studiate; 31) vista prospettica delle sezioni eseguite sulla muratura di fondo; 32) vista in pianta di porzione di muratura con indicazione dello spostamento in metri

10 colonna spost. spost. base spost. spost. altezza differenza angolo angolo inclinazione pendenza pendenza percent. colonna A base altezza differenza inclinazione percent. 0 7,58 7,58 6,01 3,3% AB 3,82 0 9,88 7,58 7,58 6,06 4,80 6,01 2,7% 3,3% BC 3,82 2,64 10,48 9,88 6,06 7,84 4,80 6,21 2,7% 3,5% CD 2,64 2,72 10,48 10,51 7,84 7,79 6,21 6,17 3,5% 3,4% DE 2,72 1,46 10,51 11,57 10,11 7,79 6,17 8,01 3,4% 4,5% EF 2,66 1,46 12,48 11,57 10,11 9,82 7,78 8,01 4,3% 4,5% GF 2,66 2,52 12,48 11,72 9,82 9,2 7,78 7,29 4,3% 4,1% GH 2,52 1,95 11,72 10,83 8,88 9,2 7,29 7,04 4,1% 3,9% HI -0,98 1,95 11,12 10,83 12,1 8,88 9,59 7,04 5,3% 3,9% LI -0, ,12 11,05 11,05 12,1 9,59 8,76 5,3% 4,9% 32 L 0 11,05 11,05 8,76 4,9% spostamenti 14 spostamenti valore valore cm cm Serie1 7,58 1 6,06 2 7,84 3 7, ,11 5 9,82 6 9,2 7 8, ,1 9 11,05 10 Serie1 7,58 6,06 7,84 7,79 colonna 10,11 9,82 9,2 8,88 12,1 11,05 colonna 32 33) tabella delle pendenze delle colonne, le sono assegnate sul prospetto da sinistra a destra e corrispondono a quelle indicate nell immagine n 30; 34) grafico degli spostamenti orizzontali con valori indicati in centimetri.