Qué es un escáner 3D?

En un post anterior explicamos los fundamentos de la impresión 3D. Como vimos, la impresión 3D se basa en plasmar en objetos sólidos una serie de modelos en 3 dimensiones generados mediantes programas de diseño 3D. Pues bien, ¿qué tal si obtenemos esos modelos copiando exactamente objetos ya existentes?. Esto es lo que en el fondo nos va a permitir el escáner 3d.

Un escáner 3D intenta recoger muestras de la geometría (y potencialmente el color) de un objeto para poder generar un modelo tridimensional del mismo. La idea es obtener la posición en el espacio tridimensional de cada punto analizado.

Escaner 3d

A partir de este planteamiento, encontramos diferentes enfoques y tecnologías. En general podemos dividir los escáneres 3d en:

• Escáner 3d de contacto. Existe un elemento palpador (punta de acero duro o zafiro) que se apoya y desplaza sobre el objeto a medir. La ventaja de este sistema es la alta precisión. Los inconvenientes son la lentitud del escaneo y la imposibilidad de trabajar con objetos frágiles.

• Escáner 3d sin contacto. En este grupo encontramos multitud de técnicas, la mayoría basadas en la medición de luz u otro tipo de señales.

Sin ánimo de dar una explicación detallada de los escáneres sin contacto, sí diremos que estos se pueden dividir a su vez en activos (emiten algún tipo de señal y analizan su retorno para capturar geometrías) y pasivos (no emiten ningún tipo de señal y se basan en detectar la radiación reflejada en el ambiente).

Las técnicas activas suelen sermás precisas que las pasivas. Dentro de las primeras encontramos también algunas más indicadas para las mediciones de larga distancia (edificios y grandes objetos) como pueden ser los escáneres de Tiempo de vuelo (Time of Flight) y otras mucho más apropiadas para el escaneo en distancia corta, como la Triangulación.

A nosotros particularmente nos interesa mucho más la aplicación de los escáneres 3D en el hogar, y por ello nos vamos a centrar en la técnica de Triangulación que es la más utilizada en este tipo de escáneres.

Los escáneres de Triangulación emiten luz laser para determinar la forma y posición de un objeto, ayudándose de una cámara para localizar la traza laser proyectada sobre el objeto. El emisor laser, la cámara y la traza proyectada sobre el objeto forman un triángulo, de ahí el nombre de la técnica. A partir de ese triángulo y aplicando técnicas de geometría podemos obtener la posición de cada punto del objeto. Conocemos la distancia entre la cámara y el emisor láser (uno de los lados) y también el ángulo del emisor láser. El ángulo del vértice de la cámara (paralaje) puede ser determinado mirando la ubicación del punto del láser en l
a cámara. Con estos elementos tenemos ya lo necesario para ubicar el objeto.

Esquema de triangulación

Los láseres basados en triangulación tienen un alcance limitado pero una precisión muy grande y la mayoría de escáneres portables para uso doméstico son de este tipo.

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