rilievo delle imbarcazioni storiche
L'attività armatoriale nella nostra regione, è stata un elemento non trascurabile dell'economia in diversi periodi del passato. In particolare, dalla metà del XVIII secolo, ha determinato lo sviluppo e l'affermazione di cantieri per natanti e navi di varie dimensioni.
Per le navi maggiori, le tecniche di progettazione utilizzate e la presenza di importanti scuole di costruttori navali (oltre al Duca degli Abruzzi devono essere ricordati il Nino Bixio di Piano di Sorrento e il Caracciolo di Procida), hanno assicurato l'esistenza di una non trascurabile quantità di documenti che ci informa sulle caratteristiche tecniche e morfologiche delle navi costruite in loco.
Per il naviglio minore la situazione è purtroppo molto diversa: praticamente non sono rintracciabili documenti capaci di descrivere oggettivamente la forma di carena o le caratteristiche strutturali degli scafi. Per queste imbarcazioni, infatti, la determinazione della forma di carena era (ed in alcuni casi è ancora oggi) basata sull'uso di particolari sagome, dette garbi o mezzi garbi, che consentivano un'accettabile predeterminazione della forma ed una buona ripetibilità della stessa senza dover realizzare alcun disegno. Questo spiega la sostanziale mancanza di piani di costruzione e di piani delle strutture che rappresentino e caratterizzino attendibilmente le diverse imbarcazioni.
La minima quantità di disegni rende, in pratica, i modelli in scala ridotta e le pochissime imbarcazioni sopravvissute le uniche affidabili fonti di informazioni disponibili.
I modelli più attendibili sono i modelli di cantiere utilizzati per valutare, prima della costruzione, l'adeguatezza di una forma e per conservare memoria della stessa. Quando il fine del modello era la rappresentazione della sola carena, per la simmetria delle forme, di esso veniva realizzata una sola metà. In questo caso sono detti mezzi scafi.
I modelli e le poche imbarcazioni sopravvissute sono quindi una preziosa testimonianza indispensabile per lo studio della cultura materiale in un ambito di sicuro interesse e sostanzialmente poco conosciuto.La fragilità e, spesso, lo stato di degrado di questi reperti, rendono di grande importanza realizzare con rapidità (prima della scomparsa fisica) i rilievi del maggior numero possibile d'imbarcazioni e di modelli.
Il problema della determinazione della forma e della funzionalità di oggetti complessi, oggi è affrontato con gli strumenti del cosiddetto Reverse Engineering. I principi del R.E. sono oggi codificati in mature procedure, specializzate in funzione delle specifiche applicazioni. Il processo di R.E. è completato dalla ricostruzione dell'oggetto nello spazio virtuale di un CAD tridimensionale.
Anche per i rilievi delle forme di carena, siano essi da effettuare da imbarcazioni in vera grandezza o da modelli in scala ridotta, è stata identificata una procedura adatta allo scopo, notevolmente agevole, composta dalle seguenti fasi:
- Organizzazione del rilievo
- Acquisizione della forma
- Elaborazione della nuvola di punti
- Ricostruzione delle superfici al CAD
1- Acquisizione delle immagini della carena senza i markers
2- Disposizione dei markers sulla carena
3- Acquisizione delle immagini della carena con i markers ed elementi di dimensioni note
4- Misurazioni di massima
5- Calibrazione macchina fotografica6- Elaborazione immagini con Photomodeler
7- Trasferimento della nuvola di punti al CAD e ricostruzione superfici
8- Intavolatura piano di costruzione
2- Studio del numero di scansioni (patch) e della distanza dello scanner dalla superficie;
3- Apposizione di markers per assemblare le patch;
4- Scansioni;
5- Assemblaggio delle patch;
6- Elaborazione nuvola di punti;
7- Ricostruzione superfici.
La forma da acquisire viene rilevata con uno strumento ottico. Esso può essere una comune macchina fotografica (è vantaggiosa ma non indispensabile una fotocamera digitale) o un più complesso e costoso scanner 3D basato su tecnologia Laser.
Le acquisizioni fotogrammetriche, cioè quelle realizzate con le fotocamere, sono meno precise ma più semplici da realizzare. L'apparecchiatura Laser, più ingombrante e pesante da, in condizioni ideali, risultati di maggior dettaglio.
Per gli esempi qui mostrati gli strumenti utilizzati sono stati:
- per la fotogrammetria: fotocamere digitali da 4 megapixel;
- per il rilievo con lo scanner: Laser 3D Minolta VI 900 (scanner 3D);
- per l'elaborazione della nuvola di punti acquisita: il software per R.E. Geomagic;
- per la fotorestituzione: Photomodeler (software);
- per il disegno 3D: Think3 (software).
La sensibilità dello scanner alle condizioni di luce ha richiesto l'utilizzo di un telone per coprire la barca durante l'acquisizione ed ha imposto l'uso di spray opacizzanti per rendere visibili allo scanner le zone scure della barca, dal momento che in presenza di colori scuri la radiazione laser viene assorbita ed il sensore CCD non riceve alcuna informazione.
Oltre all'assemblaggio delle diverse patch, l'elaborazione della nuvola può prevedere anche la riduzione del numero di punti da processare. In questo caso, la nuvola finale era composta da 1ÿ552ÿ054 punti generando un file da utilizzare con il programma di disegno tridimensionale (CAD) di dimensioni piuttosto elevate. I punti sono quindi stati ridotti a 13ÿ945 in modo da rendere il file CAD più facilmente gestibile con un calcolatore di uso comune.
Nelle figure del rilievo della S. Rosa, si possono notare delle discontinuità nella nuvola. Le discontinuità sono dovute al fatto che in alcune zone la luce del laser è stata assorbita senza poter restituire quindi informazioni sulla superficie della carena. Nella seconda immagine si può osservare la nuvola di punti notevolmente semplificata. Tali discontinuità possono essere eliminate manipolando la nuvola di punti con un programma adatto allo scopo che utilizza le informazioni sulla disposizione nello spazio dei punti di contorno delle discontinuità, permettendo di ricavare quindi una nuvola finale corretta.
Dalle immagini appaiono le difficoltà di fare un'acquisizione corretta della deriva dal momento che questa è ingabbiata dall'invasatura che non permette una buona visibilità della stessa dalle varie angolazioni, così come sarebbe necessario con la fotogrammetria. Sono inoltre evidenti le strisce adesive i cui incroci, tra esse stesse e con i corsi di fasciame, rappresentano dei markers che faranno parte della nuvola di punti poi elaborata con il software di fotorestituzione.
Anche in questo caso, come nel precedente, si presentano delle zone vuote dovute proprio alla difficoltà di fare una ripresa corretta a causa della presenza di ostacoli.
- generazione di sezioni trasversali distante tra loro da un intervallo costante (in questo caso 250 mm);
- correzione delle sezioni trasversali per eliminare le inflessioni non desiderate;
- collocazione della nuova superficie sulle sezioni trasversali corrette e successivo controllo della qualità della superficie con eventuali correzioni nelle zone che lo richiedono;
- controllo delle superfici correggendo le sezioni orizzontali (linee d'acqua) seguendo lo stesso criterio utilizzato per le sezioni trasversali.
Un aspetto delicato che non va sottovalutato, è il rischio di essere ipercorrettivi nell'avviamento della carena eliminando caratteristiche di forma (del tutto o anche solo in parte) che invece sono dettagli di interesse da documentare. E' inoltre possibile che si commetta anche l'errore opposto interpretando una deformazione accidentale come elemento caratterizzante il tipo di imbarcazione e, rappresentandola, codificarla nel documento finale. Questo tipo di errore può essere molto grave: il carattere proprio dello studio, eseguito con strumenti moderni, con un rilevante impiego di tempo e la sostanziale mancanza di altri studi per confronti, tende a rendere autoreferenziati i risultati della ricerca prescindendo dalle corrette intenzioni dei ricercatori. Per questo motivo sarebbe sempre opportuno associare alle rappresentazioni finali, oltre alla nube di punti originale, considerazioni e note che chiariscano i criteri interpretativi che hanno condizionato l'avviamento della superficie.
L'immagine successiva mostra una fase dell'avviamento delle sezioni trasversali della S. Rosa
La superficie tridimensionale ottenuta può essere considerata come una vera e propria ricostruzione, nello spazio virtuale, della carena che diventa quindi uno scafo virtuale, eventualmente rappresentato anche con le sue strutture.
Nonostante la capacità di rappresentazione del disegno tridimensionale, la documentazione non può ritenersi completa se non si raffigura la carena secondo le convenzioni navali. Il disegno finale è, quindi, il Piano di Costruzione.
