Hora de publicación: 2022-11-24 Origen: Sitio
Escaneo 3D es el proceso de análisis de un objeto o entorno del mundo real para recopilar datos sobre su forma y apariencia probable (como el color). Los datos recopilados se pueden utilizar para construir modelos 3D digitales.Los escáneres 3D pueden basarse en varias tecnologías diferentes, cada una con sus propias limitaciones, Ventajas y costos. Muchas limitaciones en los tipos de objetos que se pueden digitalizar todavía existen. Por ejemplo, la óptica puede tener muchos problemas para tratar con objetos oscuros, brillantes, reflectantes o transparentes. Por ejemplo, tomografía computarizada industrial, escáneres 3D de luz estructurados estructurados Los escáneres 3D LiDAR y 3D se pueden usar para construir modelos 3D digitales sin pruebas destructivas.Los datos 3D recopilados se pueden usar en varias aplicaciones. Estos dispositivos son ampliamente utilizados por la industria del entretenimiento para crear películas y videojuegos, incluida la realidad virtual. Otras aplicaciones comunes de esta tecnología incluyen realidad aumentada, captura de movimiento, reconocimiento de gestos, mapeo robótico, Diseño industrial, ortótica y prótesis, ingeniería inversa y creación de prototipos, control/inspección de calidad y digitalización de artefactos culturales.
El propósito de un escáner 3D generalmente es crear modelos 3D. El modelo 3D consiste en una malla poligonal o una nube de puntos de geometría en la superficie del objeto. Estos puntos pueden usarse para inferir la forma del objeto (un proceso llamada reconstrucción). Si la información de color se recopila en cada punto, también es posible determinar el color o la textura de la superficie del objeto.Los escáneres 3D comparten varias características con las cámaras. Al igual que la mayoría de las cámaras, tienen un campo de visión en forma de cono, y como cámaras, solo pueden recopilar información sobre superficies sin obstrucciones. Una cámara recopila información de color para superficies dentro de su campo de visión, mientras que un El escáner 3D recopila información de distancia para superficies dentro de su campo de visión. La "imagen " producida por el escáner 3D describe la distancia de cada punto en la imagen desde la superficie. Esto permite identificar la posición 3D de cada punto en la imagen .En algunos casos, un solo escaneo no producirá un modelo completo del sujeto. Tomar múltiples escaneos desde diferentes direcciones a menudo es útil para obtener información sobre varios aspectos de un objeto. Estos escaneos deben llevarse a un sistema de referencia común, un proceso a menudo llamado alineación o registro, y luego se fusionó para crear un modelo 3D completo. El proceso completo desde un mapa de rango único hasta un modelo completo a menudo se conoce como la tubería de escaneo 3D.
Existen varias técnicas que se pueden utilizar para obtener la forma de los objetos 3D digitalmente. Estas técnicas son aplicables a la mayoría o todos los tipos de sensores, incluida en dos tipos: contacto y sin contacto. Las soluciones sin contacto se pueden dividir en dos amplias categorías, activas y pasivas. Cada de estas categorías tiene múltiples técnicas.
Póngase en contacto con los escáneres 3D que funcionan investigando físicamente (tocando) la parte y registrando la posición del sensor a medida que la sonda se mueve alrededor de la pieza.
Hay dos tipos principales de escáneres de contacto 3D:
Coordinar las máquinas de medición (CMM), tradicionalmente tienen 3 ejes de movimiento vertical con una sonda táctil montada en el eje Z. A medida que la sonda se mueve alrededor de la pieza, los sensores en cada eje registran la posición para generar coordenadas XYZ. Los CMM modernos son sistemas de 5 ejes de 5, con los otros dos ejes proporcionados por un cabezal de sensor giratorio. Los CMM son la forma más precisa de medición 3D, hasta la precisión de micras. La mayor ventaja de un CMM después de la precisión es que puede funcionar en autónoma autónoma Modo (CNC) o como un sistema de sondeo manual. La desventaja de CMMS es su costo inicial y el conocimiento técnico requerido para operarlos.
Un brazo articulado, generalmente con múltiples segmentos, con sensores de postes en cada articulación. Agradando al CMM, a medida que los brazos articulados se mueven alrededor de la parte, los sensores registran sus posiciones y se usa matemáticas complejas para calcular las posiciones de los extremos de los brazos. , así como los ángulos de rotación y bisagra de la muñeca para cada junta. Si bien generalmente no es tan preciso como un CMM, los brazos articulados aún logran una alta precisión y son menos costosos y más fáciles de usar. Por lo general, no tienen una opción CNC.Los CMM modernos y los brazos articulados también se pueden equipar con escáneres láser sin contacto en lugar de sondas de contacto.
Actividades sin contacto
Los escáneres activos emiten algún tipo de radiación o luz y detectan la radiación que refleja o pasa a través del objeto para detectar el objeto o el entorno. Los posibles tipos de emisiones incluyen luz, ultrasonido o radiografías.
Duracion del vuelo
Un escáner láser 3D de tiempo de vuelo es un escáner activo que utiliza luz láser para detectar objetos. En el corazón de este escáner es un telémetro láser de tiempo de vuelo. Los buscadores de rango láser determinan la distancia a una superficie contando el tiempo de ida y vuelta de un pulso de luz. Se usa un láser para emitir un pulso de luz, y la cantidad de tiempo antes de que la luz reflejada se mida por un detector. Dado que se conoce la velocidad de la luz, el tiempo de ida y vuelta determina la distancia que viaja la luz, que es el doble de la distancia entre el escáner y la superficie. Si es el tiempo de ida y vuelta, entonces la distancia es igual a la precisión de un El escáner láser 3D de tiempo de vuelo depende de cuán exactamente medimos el tiempo: 3.3 Picosegundos (aproximadamente) es el tiempo que lleva luz viajar 1 mm.Un telémetro láser solo detecta la distancia a un punto en su dirección de visualización. Por lo tanto, el escáner escanea diferentes puntos cambiando la dirección de visión del telémetro, escaneando todo el campo de visión de un punto a la vez. La dirección de visión del láser El telémetro se puede cambiar girando el telémetro en sí o mediante el uso de un sistema de espejo giratorio. El último método generalmente se usa porque el espejo es más ligero y, por lo tanto, se puede girar de manera más rápida y precisa. Un escáner láser 3D de tiempo de tiempo típico puede medir Distancias a 10,000-100,000 puntos por segundo.Los dispositivos de tiempo de vuelo también están disponibles en configuraciones 2D. Esto se llama una cámara de tiempo de vuelo.
Triangulación
Los escáneres láser 3D basados en triangulación también son escáneres activos que usan luz láser para sondear el entorno. Con escáneres láser 3D de tiempo de vuelo, un láser de triangulación brilla la luz láser en un objeto y usa una cámara para encontrar la ubicación del láser del láser .Es dependiendo de hasta qué punto el láser llega a la superficie, el punto láser aparece en diferentes posiciones en el campo de visión de la cámara. Esta técnica se llama triangulación porque el punto láser, la cámara y el emisor láser forman un triángulo. Triángulo, se conoce la distancia entre la cámara y el emisor láser. El ángulo del ángulo de emisión del láser también se conoce. El ángulo del ángulo de la cámara se puede determinar mirando la posición del punto láser en el campo de visión de la cámara. Estas tres piezas de información determinan completamente la forma y el tamaño del triángulo y dan la ubicación de las esquinas del punto de láser del triángulo. En la mayoría de los casos, las rayas láser en lugar de las manchas láser individuales son acro de barridos barridos SS El objeto para acelerar el proceso de adquisición.