EXTENCIN LATACUNGA

INGENIERAELECTROMECANICA

SISTEMAS CAD CAM

PRCTICA N 02

PABLO ESTEBAN RODRGUEZ GARCA

TEMA

OPERACION Y FUNCIONAMIENTO DEL ESCANER 3D

2014

TEMA

OPERACION Y FUNCIONAMIENTO DE UN ESCANER 3D

OBJETIVOS

Conocer los diferentes tipos de escner 3D disponibles en el mercado

Entender el principio de funcionamiento de un escner 3D

Entender cmo se forma un slido a partir de la utilizacin de un escner 3D en

conjunto con un software

Operar el escner 3D disponible en el laboratorio

MATERIALES Y EQUIPOS

Slido a escanear

Escner 3D OptiNum

Software NumiSoft

Computador

MARCO TERICO

Un escner 3D es un dispositivo que analiza un objeto o una escena para reunir datos de

su forma y ocasionalmente su color. La informacin obtenida se puede usar para

construir modelos digitales tridimensionales que se utilizan en una amplia variedad de

aplicaciones. Desarrollados inicialmente en aplicaciones industriales (metrologa,

automvil), han encontrado un vasto campo de aplicacin en actividades como la

arqueologa, arquitectura, ingeniera, y entretenimiento (en la produccin de pelculas y

videojuegos).1

Figura 1. Escner 3D

1 http://es.wikipedia.org/wiki/Esc%C3%A1ner_3D

El objetivo de un escner 3D es la de crear una nube de puntos a partir de un slido con

una forma determinada, capturando imgenes del mismo. Estos puntos son creados para

extrapolar el objeto.

Tipos de escner 3D

Hay dos tipos de escneres 3D en funcin de si hay contacto con el objeto o no. Los

escneres 3D sin contacto se pueden dividir adems en dos categoras principales:

escneres activos y escneres pasivos. Hay una variedad de tecnologas que caen bajo

cada una de estas categoras.

Contacto

Los escneres 3D examinan el objeto apoyando el elemento de medida (palpador) sobre

la superficie del mismo, tpicamente una punta de acero duro o zafiro. Una serie de

sensores internos permiten determinar la posicin espacial del palpador. Un CMM

(Mquina de medicin por coordenadas) o un brazo de medicin son ejemplos de un

escner de contacto. Se usan en su mayora en control dimensional en procesos de

fabricacin y pueden conseguir precisiones tpicas de 0,01 mm. Su mayor desventaja es

que requiere el contacto fsico con el objeto para ser escaneado, por lo que el acto de

escanear el objeto quizs lo modifique o lo dae. Este hecho es crtico cundo se

escanean objetos delicados o valiosos tales como los artefactos histricos. La otra

desventaja de los CMMs es que son muy lentos en comparacin con los otros mtodos

que se pueden utilizar para escanear. El movimiento fsico del brazo donde se monta el

escner puede ser muy lento y el CMMs ms rpido puede slo operar en unos pocos

cientos de hertz. Por contraste, un sistema ptico semejante al de un sistema de escner

de lser puede operar de 10 a 1000 khz.

Sin contacto

Los escneres emiten alguna clase de seal y analizan su retorno para capturar la

geometra de un objeto o una escena. Se utilizan radiaciones electromagnticas (desde

ondas de radio hasta rayos X) o ultrasonidos.

Tipos de escner sin contacto

Tiempo de vuelo

Determina la distancia a la escena cronometrando el tiempo de ida y vuelta con un pulso

de luz. El distancimetro lser slo mide la distancia de un punto en su direccin de la

escena. Para llevar a cabo la medida completa, el escner va variando la direccin del

distancimetro tras cada medida, bien moviendo el distancimetro o deflactando el haz

mediante un sistema ptico.

Figura 2. Escner 3D por lectura de distancias mediante laser

Triangulacin

El escner lser de triangulacin 3D es tambin un escner activo que usa la luz del

lser para examinar el entorno. El haz de luz lser incide en el objeto y se usa una

cmara para buscar la ubicacin del punto del lser. Dependiendo de la distancia a la

que el lser golpee una superficie, el punto del lser aparece en lugares diferentes en el

sensor de la cmara.

Figura 3. Escner 3D por triangulacin

Diferencia de fase

Mide la diferencia de fase entre la luz emitida y la recibida, y utiliza dicha medida para

estimar la distancia al objeto. El haz lser emitido por este tipo de escner es continuo y

de potencia modulada.

El rango y la precisin de este tipo de escner es intermedio, situndose como una

solucin entre el largo alcance de los dispositivos de tiempo de vuelo y la alta precisin

de los escneres por triangulacin. Su alcance ronda los 200 m en condiciones de poco

ruido (baja iluminacin ambiente), y su error caracterstico ronda los 2 mm por cada 25

m.

Figura 4. Escner 3D por diferencia de fase

Luz estructurada

Permite la captura instantnea de la pieza a travs del anlisis de la distorsin de un

modelo proyectado en el objeto.2

Figura 5. Escner 3D por luz estructurada

La ventaja de los escneres 3D de luz estructurada es la velocidad. En vez de escanear

un punto a la vez, escanean mltiples puntos o el campo entero del panorama

inmediatamente. Esto reduce o elimina el problema de la deformacin del movimiento.

Algunos sistemas existentes son capaces de escanear objetos en movimiento en tiempo

real

2 http://www.accendi.es/escaneres-3d/

PROCEDIMIENTO

El primer paso, es el de encender el escner y abrir el programa con el cual trabaja el

escner.

Figura 6. Escner 3D

Primero, posicionamos el elemento que vamos a escanear en un fondo negro, el que

facilitara el proceso de escaneado

Se debe tener en cuenta que el objeto a escanear debe tener de presencia un tono de

color blanco mate, que no refleje la luz, ya que esto afecta al proceso de escaneado

Figura 7. Objeto a escanear

Luego encendemos el escner y lo posicionamos apuntando al objeto que vamos a

escanear

Figura 8. Proceso de escaneado.

Para escanear el objeto, primeramente debemos alinear los dos laser que apuntan a la

pieza, de tal manera que se forme una letra v sobre la superficie del slido, entre ambos

laser.

Con los laser en forma de v sobre el escner, presionamos el botn rojo y observamos

que el escner emite una rfaga de flashes, los cuales son procesados en el software en

el computador, y forman la imagen que ha sido escaneada, como se muestra en la figura.

Figura 9. Superficie resultado del escner

Realizamos este proceso, las veces que sean necesarias, en cada una de las caras del

cuerpo hasta estar seguros que hemos tomado todos los detalles del slido.

Figura 10. Proceso de escaneado. Se debe tener en cuenta la alineacin de los laser

Finalmente, mediante el uso del software, acoplamos todas las superficies tomadas por

el escner, hasta que finalmente obtendremos el slido que se muestra a continuacin

Figura 11. Slido resultado del proceso de escaner

CONCLUSIONES

El estudio de los diferentes tipos de escaner disponibles en el mercado, nos permitieron

conocer el principio de funcionamiento de cada uno de ellos, sus ventajas y desventajas.

El mtodo utilizado por el escaner disponible en el laboratorio, es de luz estructurada, el

cual tiene la ventaja de una gran velocidad, ya que en vez de escanear un punto a la vez,

escanea mltiples puntos o el campo entero del panorama inmediatamente

El terminado del slido depender en parte del numero de procesos de escaneado del

mismo.

Debido a que trabaja mediante la refraccin de rayos de luz, se debe trabajar en un

fondo negro no reflejante, para evitar que el fondo sea reconocido por el escaner como

parte del slido

Gracias a estos dispositivos, es posible obtener la geometra de cuerpos, en especial la

de slidos no paramtricos, es decir sin una estructura geomtrica que pueda ser

representada mediante lineas y curvas definidas.

RECOMENDACIONES

Trabajar con slidos de color blanco, ya que los slidos de otro color, o con terminado

brillante, afectan la percepcion de luz del escaner y los resultados no son los reales.

BIBLIOGRAFA

http://www.accendi.es/escaneres-3d/

http://es.wikipedia.org/wiki/Esc%C3%A1ner_3D