Informe: Escáner 3D / Andrés Aliaga Chandía
| Título | Informe: Escáner 3D / Andrés Aliaga Chandía |
|---|---|
| Descripción | Tarea de recolección de información de tecnología de fabricación digital, el caso escogido es escaneo 3D |
| Asignatura | Taller de Fabricación |
| Del Curso | Taller de Fabricación 2022 |
| Carreras | Diseño, Diseño Industrial"Diseño Industrial" is not in the list (Arquitectura, Diseño, Magíster, Otra) of allowed values for the "Carreras Relacionadas" property. |
| Nº | 5 |
| Alumno(s) | Andrés Aliaga Chandía |
Escáner 3D
Esta tecnología, se enmarca dentro de los cuatro casos de medios para la fabricación, a través de herramientas digitales, estudiados por este taller. En particular, esta herramienta hace una lectura tridimensional del objeto escaneado, y vuelca esta información a algún software de ordenamiento de información. Es decir, existe un hardware que estudia el objeto (distancias relativas objeto-sensor) y un software que ubica los puntos en un espacio tridimensional virtual.
Categorías
Como dos grandes categorías encontramos:
- Escáner de contacto: Una pieza de zafiro o metal duro transita por la superficie del objeto, guardando información de la posición relativa de la pieza que recorre. Uno de los problemas de este método, es que al ser de contacto, cabe la posibilidad de dañar objetos frágiles.
- Escáner sin contacto:
- Activos: Haz o señal de luz emitida hacia el objeto, a través de la cual (distancia=tiempo de recorrido (ida y retorno) x velocidad de la luz/2 ) se calcula la distancia desde el sensor al objeto.
- Por sensor de punto: punto que va recorriendo el objeto.
- Por sensor de área: Área que va recorriendo el objeto (no es tan preciso, depende de el área puntual escaneada, en relación al área a escanear).
- Por sensor de línea: Línea o banda de puntos que recorre el objeto evaluando distancias relativas de cada punto de la línea.
- Pasivos: Se evalúa la forma del objeto a través de la radiación reflejada del ambiente.
- Activos: Haz o señal de luz emitida hacia el objeto, a través de la cual (distancia=tiempo de recorrido (ida y retorno) x velocidad de la luz/2 ) se calcula la distancia desde el sensor al objeto.
Historia
En sus inicios a finales del siglo XX, específicamente en la década del '70 comenzaron a aparecer los primeros escáneres estos constaban de luces, cámaras y proyectores. Posteriormente en el año 1985 se introduce la medición de distancia por medio de haces de rayos láser.
Luego "Cyberware laboratories o Los Angeles" comienza a desarrollar el "Head scanner" que consistía en un escáner de banda capaz de digitalizar el rostro de personas con el fin de utilizar estos modelos en animaciones. Posteriormente a mediados de los '90 aparece el escáner de cuerpo completo, utilizando fotogrametría de superficie digital (Digital Surface Photogrammetry); esta técnica consiste esencialmente, en deducir distancias y formas de un objeto en las relaciones que se pueden establecer a través de una o varias fotografías. por lo general se utilizan tres cámaras concéntricas al objeto escaneado, y ubicadas formando un triángulo equilátero. Paralelamente "Inmersion and Faro Technologies" crea un escáner de bajo costo con operación manual: una especie de brazo operado por la mano humana que va recorriendo el objeto. Una de las desventajas fue la lentitud para desarrollar modelos detallados (ya que utilizaba una medición puntual) y su nula captura de colores. Siguiendo, en 1996 "Mode Maker" recoge la idea anterior, sin embargo, incorpora un sensor laser por banda. Lo que generó mayor flexibilidad y rapidez al momento de realizar la tarea; y conjuntamente tuvo la capacidad de capturar modelos complejos e incluir la lectura de colores. Con la llegada del open source se comienzan a desarrollar escáneres que buscaban facilitar la implementacion de tecnologías 3D a la mayor cantidad de usuarios, por lo que comienzan a desarrollar prototipos de facil acceso y bajo coste. Así, nos encontramos con "Spin Cam" (Tony Buser 2011) quien a través de un láser puntual, una cámara, un microcontrolador y un motor, desarrolla un sencillo escáner, con modelos descargables de sus partes para ser impresos en 3D. El gran problema fue la amplia perdida de información del modelo. "FabScan" (Francis Engelman 2011), con motivo de su proyecto de titulación, este estudiante desarrolla un escáner utilizando Raspberry Pi, Pi Cam, Arduino, un motor stepper y un láser de línea. "Atlas 3D" (Uriah Liggett 2013), similar al descrito anteriormente pero este prototipo utiliza dos láser de banda. Bq Ciclop, desarrollado por la empresa BQ desde cero, este escáner trabaja directamente con Arduino y un software desarrollado por ellos mismos llamado Horus. funciona con dos láser de banda.
Tipos
- Escáner por triangulación láser: Punto láser se proyecta sobre el objeto, y una cámara recoge esta información ubicándola en un plano, se determina la distancia a través de un cálculo de triangulación entre láser, punto y cámara; el generador del rayo laser desplaza el punto a través de unos espejos que se mueven cambiando la dirección del haz.
- Escáner 3D por luz estructurada: Se proyecta un patrón de luz ordenada sobre el objeto y se evalua la deformación de este patrón.
- Escáner 3D por tiempo de vuelo: Se obtiene la distancia entre el láser y el objeto, calculando el tiempo en que el haz de luz tarda en ir y volver, luego se multiplica por la velocidad de la luz y se divide en dos.
- Fotogrametría: Se toman fotografías de un objeto y a través de la posición relativa de la camara con respecto al objeto, un software reconstruye el modelo insertándolo en un espacio tridimensional virtual.
Aplicaciones
- Industriales: En el ámbito industrial esta tecnología se utiliza principalmente en el proceso de diseño para la comprobación de prototipos, ya que se presenta un modelo digital que es llevado a un modelo físico, este se escanea y se evalúa la correlación con el modelo primero, se pueden integrar modificaciones y establecer sistemas de relación mediante sistemas CAM.
- Patrimonio cultural: Se utiliza para el escaneo de sitios arqueológicos, para su posterior estudio. En el campo artístico, es utilizado para la digitalización de grandes obras de la historia del arte, con motivos didácticos o educativos, y de estudio. Últimamente muchos museos están optando por poner a disposición recorridos vistuales, así, personas de todo el mundo pueden recorrer y "relacionarse" con las obras independiente del lugar geografico en que se encuentren.
- Medicina: De forma creciente, esta tecnología se utiliza cada vez mas como una herramienta en diseño de cirugías plásticas, diseño de prótesis, ortodoncia, ortopedia, dermatología, cirugía y análisis forense (este último en conjunto con análisis radiológicos, se ha convertido en un importante medio de estudio, ya que permite preservar lo "impreserbable", dejando un registro acucioso y permanente de evidencia relevante).
- Campo Audio-visual: Permite la generación de imágenes digitales de manera relativamente rápida, eficiente y con gran precisión, que pueden ser utilizadas en videojuegos y animaciones.
Referencia:
Imágenes
