Escáneres 3D

¿Qué son?

Un escáner 3D es un dispositivo que analiza un objeto físico para recoger datos como su forma y color. Estos datos son posteriormente analizados por un software específico que permite recrear los datos recogidos construyendo un modelo digital 3D.

¿Para qué?

El propósito de un escáner 3D es, generalmente, el de crear una nube de puntos a partir de muestras geométricas en la superficie del objeto. Estos puntos se pueden utilizar entonces para extrapolar la forma del objeto (proceso llamado reconstrucción). Si la información de color se reúne en cada uno de los puntos, entonces también podremos determinar los colores de la superficie del objeto.

Tipos de escáneres 3D

Existen dos tipos de escánares 3D, de contacto y sin contacto, estos últimos a su vez se dividen en activos y pasivos.

• Escaneres de contacto: Recogen datos mediante el contacto físico con el objeto. Son muy precisos pero su principal inconveniente es que el contacto directo puede dañar el objeto a escanear. Si se trata de objetos antiguos o valiosos obviamente no es una opción, además son muy lentos.


• Escaneres sin contacto: Estos escáneres realizan las mediciones sin contacto directo.

  • Activos: Emiten luz para detectar su reflejo. Entre los métodos de medición más utilizados son la triangulación por láser y luz estructurada.
  • Pasivos: Utilizan la luz ambiental que se refleja en los objetos para medirlos

Triangulación por láser

Estos escáneres trabajan con un láser para escanear el objeto, junto con una cámara para localizar la posición del punto láser. Dependiendo de la distancia del láser a la superficie del objeto, el láser aparece en distinta posición en el campo de visión de la cámara. Esta técnica se denomina triangulación porque el punto láser, la cámara y el emisor de láser forman un triángulo. Conocemos la longitud de uno de los lados del triángulo, la distancia entre la cámara y el emisor láser y el ángulo formado por los lados adyacentes al emisor. El ángulo de la cámara puede determinarse localizando la posicion del punto laser dentro del campo de vision de la cámara. Con esta información se puede determinar la forma y tamaño del triángulo y por tanto la distancia a la que se encuentra el objeto. La precisión de estos escáneres es del orden de micras.

La luz estructurada

Los escáneres 3D de luz estructurada proyectan un patrón de luz determinado sobre el objeto y analizan la deformación del patrón para obtener el modelo. Un ejemplo de patrón típico es una cuadrícula o malla. Mediante una cámara tradicional se observa la deformación del patrón y un algoritmo complejo se encarga de realizar los cálculos matemáticos que determinarán cada posicion de un punto en el espacio tridimensional.

La ventaja de los escáneres 3D de luz estructurada es la velocidad. En vez de escanear un punto a la vez, escanean múltiples puntos o el campo entero del campo de visión inmediatamente. Esto reduce o elimina el problema de la deformación por movimiento.

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Aplicaciones

Las aplicaciones prácticas de un escáner 3D son innumerables. Desde la industria de los videojuegos que escanea personas y objetos para reproducir fielmente personajes o actores conocidos en sus ultimos lanzamientos hasta la industria de la automoción para realizar ingeniería inversa.

Otro sector en el que se está imponiendo el uso de escaneres 3D es la ciencia forense. Supongamos por ejemplo un accidente de trafico. Una forma precisa y rápida de obtener un modelo que contenga las abolladoras o golpes que ha sufrido un coche es obtener su modelo digital en 3D. Posteriormente, un técnico especializado puede estudiar y realizar simulaciones digitales para reproducir el accidente.

De igual forma, el escaneado del cuerpo humano es imprescindible cuando se van a fabricar prótesis a medida. Estas prótesis están en contacto con el cuerpo humano durante mucho tiempo de forma continuada por lo que deberán ser lo más precisas posible para que se adecuen al cuerpo y no provoquen incomodidades o lesiones.

En arqueología es muy común el uso de escáneres 3D. Existe objetos antiguos que no pueden ser manipulados fuera de entornos controlados por su delicadeza y edad. Mediante el escaneado y procesados del modelo digital, los investigadores obtienen una "replica exacta" que pueden girar, mover y visualizar a su antojo sin que exista el riesgo de rotura o degradación.

Otra aplicación que dentro de poco será muy común es el reconocimiento de caras. Debido a la situación de seguridad, se está comenzando a implantar en los aeropuertos internacionales más importantes, escáneres de caras, que escanean el rostro del viajero y lo comparan con la base de datos de las agencias de seguridad.

Como estas, podemos encontrar casi infinitas aplicaciones:

• Video juegos
• Ciencia forense
• Arqueología
• Ingeniería inversa
• Reproducción de obras de arte
• Medicina
• Prótesis a medida
• Mecanizados
• Reconocimiento de caras
• Construcción
• Ingeniería civil
• Control de calidad
• Inspección de superficies
• y un largo etcetera...