Un nuovo metodo basato su telecamera per misurare le deformazioni degli edifici è in grado di rilevare piccoli spostamenti a partire da 10 metri di distanza. Il metodo potrebbe essere utile per rilevare continuamente deformazioni veloci in grattacieli, ponti e altre grandi strutture con l'obiettivo di adattare queste strutture alle forze esterne.

"Il nostro nuovo approccio per rilevare le deformazioni degli edifici potrebbe essere utilizzato per monitorare continuamente i movimenti. Per i ponti, le deformazioni misurate potrebbero essere utilizzate per contrastare i carichi esterni come un camion che attraversa il ponte, aumentando così la durata del ponte, ", ha affermato Flavio Guerra dell'Università di Stoccarda, un membro del gruppo di ricerca. "Poiché opera in tempo reale, potrebbe essere utilizzato per attivare un allarme nel momento in cui vengono rilevate nuove deformazioni, che possono portare a crepe".

I ricercatori guidati da Tobias Haist descrivono la nuova tecnica sulla rivista The Optical Society (OSA) Ottica applicata . La ricerca è stata condotta nell'ambito di un progetto che mira a sviluppare la tecnologia necessaria per realizzare edifici che si adattino alle condizioni ambientali come la luce del sole, temperatura dell'aria, vento e terremoti.

"Un giorno potremmo avere edifici leggeri che cambiano forma in risposta a complesse forze del vento e possono rimanere fermi durante un terremoto, " ha detto Guerra. "Questo tipo di adattamento richiede una misurazione della deformazione dell'edificio estremamente precisa in modo da poter stimare lo stato attuale dell'edificio e prevedere la direzione in cui probabilmente si sposterà".

Un metodo basato sulla visione

Il nuovo metodo prevede il fissaggio di una telecamera su un treppiede a una piccola distanza dalla parte anteriore dell'edificio e il collegamento di piccoli emettitori di luce all'edificio. La telecamera rileva quindi se le sorgenti luminose si muovono l'una rispetto all'altra. Un ologramma generato dal computer viene utilizzato per creare più copie di ciascuna immagine della sorgente luminosa sul sensore di immagine. La media del movimento delle copie multiple dello spot laser aiuta a ridurre gli errori di misurazione, come il rumore, producendo incertezze di misura inferiori al centesimo di pixel. L'utilizzo di più telecamere migliorerebbe ulteriormente tale precisione e consentirebbe di utilizzare la tecnica su strutture molto grandi.

Sebbene i sensori in fibra ottica possano essere utilizzati per il monitoraggio della salute strutturale, devono essere installati al momento della costruzione dell'edificio. Il nuovo sistema basato su telecamera può essere collegato dopo la costruzione e utilizza hardware meno costoso dei sistemi in fibra ottica.

"L'approccio di misurazione multipunto che abbiamo utilizzato si basa su un metodo relativamente semplice sviluppato per il controllo delle macchine di misurazione a coordinate, " disse Guerra. "Tuttavia, abbiamo applicato per la prima volta il metodo multipunto su oggetti di grandi dimensioni all'aperto in condizioni ambientali mutevoli in tempo reale".

I ricercatori sottolineano che la maggior parte dei sistemi di ispezione della telecamera illumina l'oggetto, in questo caso un edificio, e poi lo riprende con una telecamera. Hanno adottato un approccio diverso collegando gli emettitori di luce all'edificio e dirigendo la luce direttamente verso la telecamera. Questa configurazione consente misurazioni più rapide e accurate perché la fotocamera riceve più luce.

Monitoraggio di un prototipo di struttura adattiva

I ricercatori hanno utilizzato il loro nuovo metodo per monitorare movimenti molto piccoli di un prototipo di struttura adattiva di edificio alto 9 metri. Le loro misurazioni combaciavano bene con i dati dei sensori del vibrometro e dell'estensimetro ottenuti per il prototipo.

Prossimo, i ricercatori prevedono di utilizzare il sistema per misurare il movimento in edifici reali. Hanno inoltre in programma di rendere il software più robusto e ridondante in modo che sia affidabile per misurazioni continue 24 ore al giorno.