Escaneado 3D con luz estructurada

Hoy os traemos el segundo artículo en esta miniserie sobre el escaneo 3D. En este caso os vamos a hablar de una técnica que nos permitirá escanear en 3D objetos utilizando luz estructurada con diferentes patrones. Muchos de los escáneres 3D que podemos adquirir a día de hoy funcionan con esta tecnología así que quédate para saber cómo funciona y para qué puedes usarla.

¿En qué consiste la luz estructurada?

El escaneo 3D mediante luz estructurada tiene un funcionamiento conceptualmente muy sencillo. Los pasos que se siguen para obtener el modelo escaneado son:

  • Se coloca el objeto sobre una superficie con iluminación uniforme y tenue o en oscuridad total.
  • Se proyecta sobre el objeto una imagen compuesta por patrones estructurados, como rallas, puntos, figuras geométricas… Este patrón proyectado no es arbitrario, es un patrón conocido.
  • Se observa y fotografía cómo queda el patrón al proyectarse sobre la figura. Las líneas rectas, por ejemplo, aparecerán deformadas debido a la geometría del objeto.
  • Analizando la deformación del patrón, que es un patrón conocido, se puede reconstruir la superficie sobre la cual se ha proyectado la imagen

Aplicaciones del escaneo 3D por luz estructurada

El escaneo 3D mediante luz estructurada tiene numerosas ventajas frente a la fotogrametría, de la cual ya te hablamos en este artículo. Una de las desventajas de la luz estructurada es que los escáneres de luz estructurada son habitualmente equipos caros, que pueden costar miles de euros.

Entre sus ventajas encontramos que están pensados para requerir poca o ninguna experiencia para obtener resultados óptimos, al contrario de lo que ocurre en la fotogrametría donde la experiencia al tomar las fotos y manejar el software es crucial.

Al ser el escaneo 3D mediante luz estructurada una técnica que sí requiere una inversión inicial es importante evaluar bien las posibles aplicaciones que esta tecnología tiene. Algunas de estas aplicaciones son comunes a la tecnología del escaneo 3D en general, pero el uso de equipos de luz estructurada al funcionar de manera rápida y sin requerir experiencia tiene sus propios casos de uso. A continuación te vamos a mostrar algunos de ellos.

Ventajas y desventajas de la luz estructurada vs fotogrametría

Luz estructurada

✅ Precisión

✅ Rapidez en el escaneo

✅ Procesado más rápido en el ordenador

❌ Requiere de comprar un escáner

Fotogrametría

Qué es la fotogrametría

✅ Coste (no requiere un escáner, sino una cámara)

✅ Captura mejor las texturas

❌ Requiere un ordenador más potente para el postprocesado

Ingeniería inversa

Si tu empresa se dedica a la fabricación o diseño de piezas seguro que una parte del ciclo de trabajo consiste en hacer ingeniería inversa de piezas ya existentes.

Una manera muy cómoda de agilizar este proceso es mediante el escaneo 3D, ya que podremos escanear una pieza que ya exista para analizarla con más detalle en un software de CAD o incluso para reproducirla y editarla de una manera mucho más directa.

De esta manera te ahorrarás tiempo y en consecuencia costes al agilizar enormemente el tiempo dedicado a la ingeniería inversa.

Toma de medidas y análisis estructural

Tal vez ya lo hayas pensado, pero el escaneo 3D es una manera fantástica de obtener las medidas de una pieza de manera rápida y sencilla. La geometría compleja de algunas piezas dificulta enormemente el obtener ciertas medidas con instrumentos tradicionales como un calibre o una regla. Piensa en el escaneo 3D como un metro láser que toma todas las medidas de la pieza de una sola vez. ¿Suena bien no?

Por otro lado al tener una copia tridimensional de nuestra pieza podremos analizarla en programas específicos para optimizar su geometría, ahorrando costes de material y tiempo de fabricación y mejorando también las propiedades mecánicas de la pieza.

Control de calidad

Piensa en la línea de producción de tu taller. Seguramente produzcas muchas piezas en un breve periodo de tiempo, y analizarlas una a una para verificar su calidad sería una tarea muy costosa en términos de tiempo y recursos.

En muchos casos un escaner 3D de luz estructurada puede tomar «instantáneas» tridimensionales de los objetos que producimos y compararlas con el modelo 3D ideal para detectar rápidamente diferencias y posibles fallos.

De esta manera podrás llevar al siguiente nivel el control de calidad de tus productos mediante un análisis automático de cada pieza.

Escaneo de bustos o personas

Escanear en 3D a personas puede tener muchas aplicaciones. Existen ya multitud de empresas que se dedican a la fabricación y venta de pequeñas copias de nosotros mismos, escaneando primero a la persona e imprimiéndola después en 3D.

Las ventajas del escaneo 3D mediante luz estructurada son claras en este caso:

  • No requiere gran experiencia previa: La mayoría de equipos de escaneo 3D mediante luz estructurada son muy fáciles de usar, por lo que una persona sin grandes conocimientos técnicos sabrá realizar el escaneo sin mayores problemas.
  • Es rápido: A diferencia de la fotogrametría, no requiere que hagamos cientos de fotos del mismo objeto desde diferentes perspectivas. Esto es especialmente importante al fotografiar personas o seres vivos en general, ya que sería muy complicado para una persona mantener la misma postura exacta durante un montón de tiempo.
  • Es más preciso y con más resolución que otros métodos como el escaneo 3D por tiempo de vuelo (time of flight en inglés), por lo que podremos captar detalles muy finos de la persona.

Una vez escaneado nuestro cliente podemos imprimir una copia en nuestras propias impresoras 3D o encargarlo a un servicio de impresión 3D profesional como Bitfab, donde disponemos de multitud de máquinas de impresión 3D de diferentes tecnologías.

Otra aplicación menos conocida es la de a fabricación de ropa a medida, ya que mediante un escaneo 3D podemos obtener medidas exactas y muy precisas de todas las partes del cuerpo de la persona. Esta tecnología se está usando actualmente, por ejemplo, para la fabricación de calzado deportivo de alto rendimiento, adaptado de manera milimétrica al pie de la persona.

Esto no es algo novedoso, ya que lleva tiempo haciéndose de manera tradicional mediante moldes tomados de la persona. Como puedes imaginar un escaneo 3D del pie es algo mucho más rápido y menos invasivo que el moldeo con escayola o silicona.

Software y hardware de escaneado de luz estructurada

La mayoría de los equipos y software de escaneado de luz estructurada son soluciones propietarias y con un coste elevado.

Uno de los modelos de escáner más comunes es el HP 3D S3, con un proyector y una o dos cámaras para el escaneo.

Es un equipo con una resolución del 0,5% del tamaño del objeto (mínimo 0,05 mm) con un coste de 3500€, pero que permite obtener los escaneos de mayor calidad para nuestros clientes.

Existen otras soluciones de luz estructurada con hardware y software libre, como Real 3D Scanner o el proyecto de Open Source Imaging.

Conclusiones

Te hemos enseñado qué es la tecnología de escaneo 3D mediante luz estructurada y has podido ver alguna de sus ventajas frente a otras técnicas de escaneo 3D, aunque de esto te hablaremos en un próximo artículo.

También has visto algunas de las posibles aplicaciones, que incluyen:

  • Toma de medidas y análisis estructural de tus piezas
  • Ingeniería inversa para agilizar tu ciclo de diseño y producciónEscaneo 3D de personas para fabricación de miniaturas o ropa a medida
  • Control de calidad automático
  • Escaneado de personas

Como ves, no son pocas las aplicaciones que el escaneo 3D de luz estructurada puede abarcar, gracias a su facilidad de uso, precisión y velocidad de escaneo. Si tienes alguna duda no te lo pienses ¡Contacta con nosotros, estaremos encantados de atenderte!

Deja un comentario