Digital workflows for the management of existing structures in the pre- and post-earthquake phases: BIM, CDE, drones, laser-scanning and AI

La metodologia BIM, sviluppata in America negli anni '70, ha rivoluzionato l'industria delle costruzioni introducendo i principi di innovazione e digitalizzazione per la gestione dei progetti, in un settore settore produttivo troppo legato a logiche tradizionali. I numerosi processi digitali che sono stati sviluppati da allora hanno riguardato in gran parte la progettazione di nuovi edifici, e sono principalmente legati alla disciplina del construction management. Alcune prime sperimentazioni condotte nel tempo hanno mostrato come l'estensione di questa metodologia agli edifici esistenti comporti molte difficoltà. In questo panorama, il lavoro di tesi si concentra sulla gestione delle strutture nella fase pre e post-sisma con l'obiettivo di sviluppare processi digitali basati sull'uso di tecnologie innovative applicate sia agli edifici ordinari che a quelli storici. Il primo workflow sviluppato, relativo alla fase pre-sisma, è stato denominato scan-to-FEM, ed è finalizzato a particolarizzare il classico processo scan-to-BIM nel campo dell'ingegneria strutturale, analizzando così tutti i passaggi dal rilievo dell'edificio con le tecniche digitali di fotogrammetria e laser-scanning fino all'analisi strutturale e alla valutazione della sicurezza nei confronti delle azioni sismiche. I processi di gestione delle strutture post-sisma sono invece incentrati sulla stima della sicurezza della struttura e sulla definizione delle strategie di intervento, e si basano sull'analisi delle caratteristiche intrinseche della struttura e dei danni indotti dagli eventi sismici. L'intero processo di valutazione del livello operativo di un edificio è stato quindi rivisto alla luce delle moderne tecnologie digitali. Nel dettaglio, sono state sviluppate Reti Neurali Convoluzionali (CNN) per la crack detection, e l'estrazione delle informazioni numeriche associate alle lesioni, gestite poi grazie ai modelli BIM. I quadri fessurativi sono stati digitalizzati grazie allìintroduzione un nuovo oggetto BIM "lesione" (attualmente non codificato nello standard IFC), al quale è stato aggiunto un set di parametri in parte valutati con le CNN ed in parte qualitativi. Durante lo sviluppo di questi processi, sono stati sviluppati nuovi strumenti adhoc per la gestione degli edifici esistenti. In particolare, sono state definite specifiche per lo sviluppo di schede tecniche digitali dei danni, e per la creazione del nuovo oggetto BIM "lesione". I processi di gestione degli edifici danneggiati, grazie agli sviluppi tecnologici realizzati, sono stati applicati per la digitalizzazione dell'edificio storico della chiesa di San Pietro in Vinculis danneggiato a seguito di eventi sismici, grazie ai quali sono stati sperimentati i massimi benefici in termini di riduzione di tempo e risparmio di risorse

A unified vision and inertial navigation system for planetary hoppers

Thesis: S.M., Massachusetts Institute of Technology, Department of Aeronautics and Astronautics, 2012.Cataloged from PDF version of thesis.Includes bibliographical references (pages 139-146).In recent years, considerable attention has been paid to hopping as a novel mode of planetary exploration. Hopping vehicles provide advantages over traditional surface exploration vehicles, such as wheeled rovers, by enabling in-situ measurements in otherwise inaccessible terrain. However, significant development over previously demonstrated vehicle navigation technologies is required to overcome the inherent challenges involved in navigating a hopping vehicle, especially in adverse terrain. While hoppers are in many ways similar to traditional landers and surface explorers, they incorporate additional, unique motions that must be accounted for beyond those of conventional planetary landing and surface navigation systems. This thesis describes a unified vision and inertial navigation system for propulsive planetary hoppers and provides demonstration of this technology. An architecture for a navigation system specific to the motions and mission profiles of hoppers is presented, incorporating unified inertial and terrain-relative navigation solutions. A modular sensor testbed, including a stereo vision package and inertial measurement unit, was developed to act as a proof-of-concept for this navigation system architecture. The system is shown to be capable of real-time output of an accurate navigation state estimate for motions and trajectories similar to those of planetary hoppers.by Theodore J. Steiner, III.S.M