Escanear en 3D objetos del mundo real para digitalizarlos es algo cada vez más común. Estos objetos digitalizados los podemos utilizar después para multitud de fines, desde insertarlos en videojuegos o experiencias de realidad virtual hasta replicarlos con impresoras 3D, pasando por un montón de aplicaciones industriales mucho más técnicas.
Para poder escanear en 3D estos objetos existen un montón de tecnologías diferentes y cada una tiene sus pros y sus contras. En el artículo de hoy vamos a enseñarte las que consideramos más interesantes y por qué deberías elegir una u otra en función de lo que estés buscando.
¿Qué tecnologías de escaneado 3D vamos a repasar?
Esta es la tercera parte de nuestra serie de artículos sobre el escaneado 3D. En los dos primeros te hablamos de dos de las tecnologías que consideramos más relevantes. Por un lado, tenemos la fotogrametría, donde puedes escanear objetos utilizando únicamente una cámara. En segundo lugar te hablamos del escaneado 3D mediante luz estructurada, donde necesitarás aparatos un poco más complejos.
A demás de estos dos tipos de los que ya te hemos contado muchas cosas, los vamos a compara con los métodos de escaneo 3D láser y la tomografía computerizada para darte un abanico más amplio de alternativas.
Primero te vamos a hablar un poco de cada una de estas tecnologías para que entiendas cómo funcionan y después compararemos las ventajas y desventajas de cada una para que puedas elegir la que más te convenga.
Fotogrametría
La fotogrametría, de la que ya te hemos hablado, es una técnica que está revolucionando el mundo. De manera simplificada, mediante fotogrametría tomamos muchas fotos de un objeto desde diferentes perspectivas. Más adelante, un software especializado analiza todas estas fotografías, buscando puntos característicos de los objetos e identificando dónde están estos puntos en cada imagen. Mediante este análisis se genera una nube de puntos, que puede convertirse después en una malla con nuestro objeto escaneado
La revolución de este método de escaneado 3D es que sólo hacen falta fotografías de un objeto para poder convertirlo en un modelo 3D. Esto nos abre muchas puertas comparado con otros sistemas que requieren de un escáner 3D propiamente dicho, ya que podemos escanear objetos muy grandes como por ejemplo estatuas, edificios o incluso accidentes geográficos como montañas o ríos mediante el uso de drones con cámaras. A esto se le conoce como fotogrametría aérea y es algo cada vez más usado en la industria.
Escaneado 3D mediante luz estructurada
En el escaneado 3D mediante luz estructurada, como su propino nombre indica, proyectamos patrones estructurados de luz sobre el objeto, como por ejemplo rallas paralelas o patrones geométricos conocidos. Estos patrones geométricos se verán deformados al proyectarse en la figura que estemos escaneando debido a su geometría. Analizando estas deformaciones mediante una o varias fotografías podremos reconstruir el objeto que las causó, generando así en 3D un modelo que es una copia del original.
Esta tecnología, como te puedes imaginar, al usar un proyector para iluminar el objeto, tiene sus limitaciones: necesidad de iluminación ténue u oscuridad total, imposibilidad de escanear objetos muy grandes… Más adelante te hablaremos de sus ventajas y desventajas más en profundidad
Escaneado 3D láser
Dentro del escaneado 3D mediante el uso de láseres existen dos principales tecnologías: las que miden el tiempo de vuelo y las que se basan en triangulación.
Muchos escáneres 3D se basan en la tecnología del tiempo de vuelo, por la cual se emite un láser (o varios) al objeto y, mediante un receptor en el propio escáner se mide cuánto tiempo tarda la luz en rebotar y volver. Sabiendo la velocidad del láser y con unos cálculos simples podemos utilizar esta técnica para saber la distancia a la que se encuentra un punto del objeto. Sólo hay que repetir esto unas cuantas veces para así obtener un mapa tridimensional de la distancia que separa el escáner de cada punto del objeto y, en consecuencia, un escaneo 3D del propio objeto
Otra manera similar de escanear un objeto en 3D utilizando un láser es la llamada triangulación. En este caso utilizamos un láser y un receptor para medir la distancia usando trigonometría.
En ambos casos el funcionamiento es similar, ya que ambos dependen de un láser y miden la distancia utilizando el rebote de este láser captado por una sensor especial. Es por esto que ambos comparten la mayoría de ventajas e inconvenientes.
Tomografía computerizada (TAC, CT…)
Este método, muy utilizado en medicina, consiste en sacar una serie de fotografías 2D de diferentes secciones del objeto mediante el uso de rayos X. En medicina se conoce como TAC, CT, TC… Posteriormente se sobreponen todas estas fotografías 2D como si de capas se tratasen para formar un modelo 3D.
Este sistema permite escanear no sólo la parte externa del objeto, sino también su geometría interna.
La tomografía computerizada es un método que se usa generalmente para obtener imágenes del interior del cuerpo humano, es un método diagnóstico ampliamente usado en la actualidad en la mayoría de hospitales. El paso de una imagen de tomografía (conocida como DICOM por el formato en la que se guarda) a un modelo 3D se llama segmentación, y es un proceso que se usa en laboratorios de impresión 3D médica para obtener modelos 3D del cuerpo humano.
Ventajas y desventajas de los tipos de escaneado
Escaneado 3D por fotogrametría
Ventajas
✅ Es barato ya que no requiere equipo especializado
✅ Permite escanear objetos muy grandes como edificios
✅ Recoge muy bien la textura del objeto
✅ Permite hacer análisis de terreno usando drones
✅ Puede llegar a ser muy preciso
Desventajas
❌ No es muy fácil: Al no utilizar escáneres especializados no tenemos la facilidad de éstos, que muchas veces son plug-and-play
❌ Requiere programas especializados y ordenadores con buena capacidad de procesamiento
Escaneado con luz estructurada
Ventajas
Desventajas
✅ Suele ser muy fácil obtener buenos resultados usando escáneres comerciales.
✅ Modelos de alta precisión
❌ No se puede usar en exteriores o ambientes con mucha luz
❌ No se pueden escanear objetos muy grandes
❌ Los escáneres pueden ser caros
Escaneo láser
Ventajas
✅ Es una tecnología muy versátil.
✅ Permite, no sólo escanear objetos, sino medir distancias, por lo que tiene muchos usos en robots y vehículos para escanear el ambiente
✅ Permite hacer escaneados de muy baja resolución con mucha velocidad, midiendo sólo unos cuantos puntos del objeto
Desventajas
❌ No funciona bien en medios con mucha luz
❌ En general es menos preciso que el escaneado con luz estructurada y también más propenso a errores
❌ Equipo caro
Tomografía computerizada
Ventajas
Desventajas
✅ Aplicación para diagnóstico en medicina
✅ Muy alta resolución
✅ Permite escanear la geometría interna de los objetos
❌ Es el método más caro con diferencia
❌ El objeto debe introducirse totalmente en el escáner, por lo que necesitamos escáneres muy grandes
❌ Requiere ser manejado por un técnico especializado en rayos X
❌ Exposición a rayos X ionizantes
Conclusiones
Te hemos enseñado cuatro métodos diferentes de escaneo 3D y te hemos contado algunas de sus ventajas e inconvenientes para que puedas compararlos. Si necesitas escanear tus propias piezas o incorporar el escaneado 3D a tu modelo de negocio no dudes en contactar. En Bitfab tenemos experiencia en el escaneo 3D con diversas tecnologías y sin duda sabremos ofrecerte la que mejor encaje con tus necesidades y las de tu proyecto.
