Escáneres láser de mano y sus aplicaciones

Escáneres láser de mano Cree imágenes 3D a través del mecanismo de triangulación descrito anteriormente: los puntos o líneas láser se proyectan en el objeto desde el dispositivo portátil, y los sensores (generalmente dispositivos acoplados a carga o dispositivos sensibles a la posición) miden la distancia a la superficie. Los datos se recolectan en relación con El sistema de coordenadas interna, por lo que para recopilar datos donde el escáner se mueve, se debe determinar la posición del escáner. Esta posición puede determinarse por el escáner utilizando características de referencia en la superficie escaneada (generalmente etiquetas reflectantes adhesivas o mediante el seguimiento externo métodos. El seguimiento externo generalmente toma la forma de un rastreador láser (que proporciona una posición del sensor) y cámaras integradas (orientando el escáner), o una solución fotogramétrica que usa 3 o más cámaras para proporcionar los seis grados de libertad completos del escáner. diodos emisores de luz infrarrojos unidos al escáner, que la cámara vea a través de un filtro, proporcionando flexibilidad para ver ambiental. ting.Los datos son recopilados y registrados por una computadora como puntos de datos en el espacio tridimensional, que se puede procesar para convertirlo en una malla triangulada y luego en un modelo de diseño asistido por computadora, generalmente una superficie racional B-Spline no uniforme. Los escáneres pueden combinar estos datos con sensores de luz visibles pasivos (capturando la textura y el color de la superficie) para construir (o "ingeniería inversa ") un modelo 3D completo.

Luz estructurada

Un escáner 3D de luz estructurado proyecta un patrón de luz en un objeto y observa cómo el patrón se deforma en el objeto. Use un proyector LCD u otra fuente de luz estable para proyectar el patrón sobre el sujeto. La cámara está ligeramente compensada del proyector de patrón, observa la forma del patrón y calcula la distancia de cada punto en el campo de visión.El escaneo de luz estructurado sigue siendo un área muy activa, que puede resolver problemas de correspondencia y permitir la detección de errores y la corrección de errores.Las ventajas de los escáneres de luz 3D estructurados son la velocidad y la precisión. En lugar de escanear un punto a la vez, un escáner de luz estructurado escanea múltiples puntos o todo el campo de visión a la vez. o elimina los problemas de distorsión inducidos por el movimiento. Algunos sistemas existentes son capaces de escanear objetos en movimiento en tiempo real.Evelopó un escáner en tiempo real utilizando técnicas de proyección de flecos digitales y cambio de fase (ciertos métodos de luz estructurados) para capturar, reconstruir y realizar detalles de alta densidad de objetos dinámicamente deformables, como expresiones faciales a 40 cuadros por segundo. desarrollado. El sistema puede aplicar diferentes modos, y la velocidad de cuadro de adquisición y procesamiento de datos alcanza 120 cuadros por segundo. También puede escanear superficies aisladas, como dos manos en movimiento. Usó tecnología de desenfoque binaria para lograr un avance de velocidad de cientos de a miles de cuadros por segundo.

Luz modulada

Los escáneres 3D de luz modulados emiten luz que cambia constantemente a los objetos. Típicamente, una fuente de luz simplemente actúa su amplitud en un patrón sinusoidal. La cámara detecta la luz reflejada, y la cantidad que el patrón mueve determina cuán lejos viaja la luz. escáner para ignorar la luz de fuentes distintas a los láseres, por lo que no hay interferencia.

Técnicas volumétricas

La tomografía computarizada (CT) es un método de imagen médica que produce una imagen tridimensional del interior de un objeto de una gran cantidad de imágenes de rayos X bidimensionales, de manera similar, la resonancia magnética es otra técnica de imagen médica que proporciona un mayor contraste que La tomografía computarizada (CT) está mejor capaz de escanear entre los diferentes tejidos blandos del cuerpo, haciéndola particularmente útil en imágenes neuro (cerebro), musculoesqueléticas, cardiovasculares y oncológicas (cáncer). Estas técnicas producen representaciones volumétricas 3D discretas que pueden ser directamente Visualizados, manipulados o convertidos a superficies 3D tradicionales a través de algoritmos de extracción de isosuperficie.

Industrial

La tomografía computarizada (CT) es un método de imagen médica que produce una imagen tridimensional del interior de un objeto de una gran cantidad de imágenes de rayos X bidimensionales, de manera similar, la resonancia magnética es otra técnica de imagen médica que proporciona un mejor contraste que La tomografía por computadora (CT) es capaz de escanear mejor los diferentes tejidos blandos del cuerpo, haciéndola particularmente útil en imágenes neuro (cerebro), musculoesqueléticas, cardiovasculares y oncológicas (cáncer). Estas técnicas producen representaciones volumétricas 3D discretas que se pueden visualizar directamente , manipulado o convertido a superficies 3D tradicionales a través de algoritmos de extracción de isosuperficie.

Sin contacto pasivo

Las soluciones pasivas de imágenes en 3D no emiten ningún tipo de radiación en sí mismas, sino que confían en detectar radiación ambiental reflejada. La mayoría de estas soluciones detectan luz visible ya que es una radiación ambiental fácilmente disponible. También se pueden usar otros tipos de radiación, como infrarrojos. Los métodos pasivos pueden ser muy baratos, ya que en la mayoría de los casos no requieren hardware específico que no sea una cámara digital simple.

• Los sistemas estereoscópicos generalmente usan dos cámaras ligeramente separadas para ver la misma escena. Al analizar las diferencias sutiles entre las imágenes vistas por cada cámara, se puede determinar la distancia de cada punto en la imagen. Este enfoque se basa en los mismos principios que impulsan el estéreo. Visión en humanos.

• Los sistemas fotométricos generalmente usan una sola cámara, pero toman varias imágenes en diferentes condiciones de iluminación. Estas técnicas intentan invertir el modelo de formación de imágenes para recuperar la orientación de la superficie de cada píxel.

• La técnica de contorno utiliza una serie de fotografías para crear una silueta alrededor de un objeto tridimensional en un fondo contrastante. Estas contornos se extruyen e se cruzan para formar una aproximación de la carcasa visual del objeto. Algunas superficies cóncavas de objetos (como el interior de un tazón ) no se puede detectar utilizando estos métodos.

Aplicaciones

• Experimentos espaciales, tLa Agencia Espacial Europea ha utilizado la tecnología de escaneo 3D para escanear rocas espaciales.

• Construcción e Ingeniería Civil.

• Control del robot: los escáneres láser, por ejemplo, pueden actuar como los "ojos " de un robot.

• Dibujos asados ​​de puentes, plantas industriales y monumentos.

• Sitios históricos.

• Modelado y diseño del sitio.

• Control de calidad.

• Encuesta cuantitativa.

• Monitoreo de carga útil.

• Rediseño de carreteras.

• Establezca una línea de base de forma/estado preexistentes para detectar cambios estructurales debido a la exposición a cargas extremas como terremotos, impactos de barcos/camiones o incendios.

• Creación de mapas SIG (sistema de información geográfica) e información geográfica.

• Escaneo láser subsuperficial en minas y vacíos kársticos.

• Documentos forenses.

Proceso de diseño

• Mayor precisión en el manejo de piezas y formas complejas.

• Coordinar los diseños de productos utilizando piezas de múltiples fuentes.

• Actualice los viejos escaneos de CD con tecnología más nueva.

• Reemplazo de piezas faltantes o desgastadas.

• Ahorros al permitir servicios de diseño como construido, por ejemplo en fábricas de automóviles.

• "Traiga la fábrica a los ingenieros " a través del escaneo de recursos compartidos de la red, y Ahorre dinero en viajes.

Entretenimiento

La industria del entretenimiento utiliza escáneres 3D para crear modelos 3D digitales para películas, videojuegos y fines de ocio. Se utilizan muy en la cinematografía virtual. La costura de un objeto del mundo real es mucho más rápido que crear un modelo que use un software de modelado 3D, donde un El modelo equivalente existe en el mundo real. A menudo, los artistas esculpen un modelo físico de lo que quieren y lo escanea en forma digital, en lugar de crear un modelo digital directamente en la computadora.

Fotografía 3d

Se están desarrollando escáneres 3D para representar objetos 3D de manera precisa utilizando cámaras. Desde 2010, han surgido compañías que crean retratos 3D de personas (figuras 3D o selfies 3D).

• Cumplimiento de la ley.

• Las agencias de aplicación de la ley en todo el mundo están utilizando escaneo láser 3D. Los modelos 3D se utilizan para la documentación de campo de:

• Escena del crimen.

• Trayectoria de bala.

• Análisis de patrones de mancha de sangre.

• Reconstrucción de incidentes.

• Bombardeos.

• Accidente aéreo, etc.

Ingeniería inversa

La ingeniería inversa de los componentes mecánicos requiere que se reproduzca un modelo digital preciso del objeto. modelo de un componente mecánico. Los escáneres 3D se pueden usar para digitalizar componentes de forma libre o en forma de gradiente, así como geometrías prismáticas, mientras que las máquinas de medición de coordenadas generalmente solo se usan para determinar dimensiones simples de modelos altamente prismáticos. Estos puntos de datos se procesan para crear un modelo digital utilizable. , a menudo utilizando software especializado de ingeniería inversa, etc.