Escaneo 3D - 3D scanning

Realización de un modelo 3D de una hebilla de cinturón Viking utilizando un escáner láser 3D VIUscan de mano.

El escaneo 3D es el proceso de analizar un objeto o entorno del mundo real para recopilar datos sobre su forma y posiblemente su apariencia (por ejemplo, color). Los datos recopilados se pueden utilizar para construir modelos digitales en 3D .

Un escáner 3D puede basarse en muchas tecnologías diferentes, cada una con sus propias limitaciones, ventajas y costos. Aún existen muchas limitaciones en el tipo de objetos que se pueden digitalizar . Por ejemplo, la tecnología óptica puede encontrar muchas dificultades con objetos brillantes, reflectantes o transparentes. Por ejemplo, la exploración por tomografía computarizada industrial y los escáneres 3D de luz estructurada se pueden utilizar para construir modelos digitales en 3D , sin pruebas destructivas .

Los datos 3D recopilados son útiles para una amplia variedad de aplicaciones. La industria del entretenimiento utiliza ampliamente estos dispositivos en la producción de 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 , ortesis y prótesis , ingeniería inversa y creación de prototipos , control / inspección de calidad y digitalización de artefactos culturales.

Funcionalidad

Escaneo 3D de un esqueleto de ballena de aleta en el Museo de Historia Natural de Eslovenia (agosto de 2013)

El propósito de un escáner 3D suele ser crear un modelo 3D . Este modelo 3D consiste en una nube de puntos de muestras geométricas en la superficie del sujeto. Estos puntos se pueden usar para extrapolar la forma del sujeto (un proceso llamado reconstrucción ). Si se recopila información de color en cada punto, también se pueden determinar los colores en la superficie del sujeto.

Los escáneres 3D comparten varios rasgos con las cámaras. Como la mayoría de las cámaras, tienen un campo de visión en forma de cono y, al igual que las cámaras, solo pueden recopilar información sobre superficies que no están oscurecidas. Mientras que una cámara recopila información de color sobre superficies dentro de su campo de visión , un escáner 3D recopila información de distancia sobre superficies dentro de su campo de visión. La "imagen" producida por un escáner 3D describe la distancia a una superficie en cada punto de la imagen. Esto permite identificar la posición tridimensional de cada punto de la imagen.

Para la mayoría de las situaciones, un solo escaneo no producirá un modelo completo del sujeto. Por lo general, se requieren múltiples escaneos, incluso cientos, desde muchas direcciones diferentes para obtener información sobre todos los lados del sujeto. Estos escaneos deben incorporarse a un sistema de referencia común , un proceso que generalmente se denomina alineación o registro , y luego fusionarse para crear un modelo 3D completo. Todo este proceso, que va desde el mapa de rango único hasta el modelo completo, generalmente se conoce como la canalización de escaneo 3D.

Tecnología

Existe una variedad de tecnologías para adquirir digitalmente la forma de un objeto 3D. Las técnicas funcionan con la mayoría o con todos los tipos de sensores, incluidos los ópticos, acústicos, de escaneo láser, de radar, térmicos y sísmicos. Una clasificación bien establecida los divide en dos tipos: contacto y no contacto. Las soluciones sin contacto se pueden dividir en dos categorías principales, activas y pasivas. Existe una variedad de tecnologías que se incluyen en cada una de estas categorías.

Contacto

Una máquina de medición de coordenadas con brazos perpendiculares rígidos.

Los escáneres 3D de contacto sondean al sujeto a través del tacto físico, mientras el objeto está en contacto o descansa sobre una placa de superficie plana de precisión , pulida y pulida hasta un máximo específico de rugosidad superficial. Cuando el objeto que se va a escanear no es plano o no puede descansar de manera estable sobre una superficie plana, se sostiene y se sujeta firmemente en su lugar mediante un accesorio .

El mecanismo del escáner puede tener tres formas diferentes:

Un sistema de carro con brazos rígidos sujetos firmemente en relación perpendicular y cada eje se desliza a lo largo de una pista. Estos sistemas funcionan mejor con perfiles planos o superficies curvas convexas simples.
Un brazo articulado con huesos rígidos y sensores angulares de alta precisión. La ubicación del extremo del brazo implica un cálculo matemático complejo del ángulo de rotación de la muñeca y el ángulo de bisagra de cada articulación. Esto es ideal para sondear en grietas y espacios interiores con una abertura de boca pequeña.
Se puede utilizar una combinación de ambos métodos, como un brazo articulado suspendido de un carro móvil, para mapear objetos grandes con cavidades interiores o superficies superpuestas.

Una CMM ( máquina de medición de coordenadas ) es un ejemplo de un escáner 3D de contacto. Se utiliza principalmente en la fabricación y puede ser muy preciso. Sin embargo, la desventaja de las MMC es que requieren contacto con el objeto que se está escaneando. Por lo tanto, el acto de escanear el objeto podría modificarlo o dañarlo. Este hecho es muy significativo al escanear objetos delicados o valiosos, como artefactos históricos. La otra desventaja de las MMC es que son relativamente lentas en comparación con los otros métodos de escaneo. Mover físicamente el brazo en el que está montada la sonda puede ser muy lento y las MMC más rápidas solo pueden funcionar con unos pocos cientos de hercios. Por el contrario, un sistema óptico como un escáner láser puede operar de 10 a 500 kHz.

Otros ejemplos son las sondas táctiles manuales que se utilizan para digitalizar modelos de arcilla en la industria de la animación por computadora.

Activo sin contacto

Los escáneres activos emiten algún tipo de radiación o luz y detectan su reflejo o radiación que atraviesa un objeto para sondear un objeto o entorno. Los posibles tipos de emisiones utilizados incluyen luz, ultrasonido o rayos X.

Tiempo de vuelo

Este escáner lidar se puede utilizar para escanear edificios, formaciones rocosas, etc., para producir un modelo 3D. El lidar puede apuntar su rayo láser en un amplio rango: su cabeza gira horizontalmente, un espejo gira verticalmente. El rayo láser se utiliza para medir la distancia al primer objeto en su camino.

El escáner láser 3D de tiempo de vuelo es un escáner activo que utiliza luz láser para sondear al sujeto. En el corazón de este tipo de escáner se encuentra un telémetro láser de tiempo de vuelo . El telémetro láser encuentra la distancia de una superficie cronometrando el tiempo de ida y vuelta de un pulso de luz. Se utiliza un láser para emitir un pulso de luz y se mide la cantidad de tiempo antes de que un detector vea la luz reflejada. Dado que se conoce la velocidad de la luz , el tiempo de ida y vuelta determina la distancia de viaje de la luz, que es el doble de la distancia entre el escáner y la superficie. Si es el tiempo de ida y vuelta, la distancia es igual a . La precisión de un escáner láser 3D de tiempo de vuelo depende de la precisión con la que podamos medir el tiempo: 3,3 picosegundos (aprox.) Es el tiempo que tarda la luz en viajar 1 milímetro. ${\ Displaystyle c}$ ${\ Displaystyle t}$ ${\ Displaystyle \ textstyle c \! \ cdot \! t / 2}$ ${\ Displaystyle t}$

El telémetro láser solo detecta la distancia de un punto en su dirección de visión. Por lo tanto, el escáner escanea todo su campo de visión un punto a la vez cambiando la dirección de visión del telémetro para escanear diferentes puntos. La dirección de visión del telémetro láser se puede cambiar girando el telémetro en sí o utilizando un sistema de espejos giratorios. El último método se usa comúnmente porque los espejos son mucho más livianos y, por lo tanto, se pueden girar mucho más rápido y con mayor precisión. Los escáneres láser 3D de tiempo de vuelo típicos pueden medir la distancia de 10,000 ~ 100,000 puntos por segundo.

Los dispositivos de tiempo de vuelo también están disponibles en una configuración 2D. Esto se conoce como cámara de tiempo de vuelo .

Triangulación

Principio de un sensor de triangulación láser. Se muestran dos posiciones de objetos.

Los escáneres láser 3D basados en triangulación también son escáneres activos que utilizan luz láser para sondear el medio ambiente. Con respecto al escáner láser 3D de tiempo de vuelo, el láser de triangulación proyecta un láser sobre el sujeto y utiliza una cámara para buscar la ubicación del punto láser. Dependiendo de la distancia a la que incida el láser en una superficie, el punto láser aparece en diferentes lugares del campo de visión de la cámara. Esta técnica se llama triangulación porque el punto láser, la cámara y el emisor láser forman un triángulo. Se conoce la longitud de un lado del triángulo, la distancia entre la cámara y el emisor láser. También se conoce el ángulo de la esquina del emisor láser. El ángulo de la esquina de la cámara se puede determinar mirando la ubicación del punto láser en el campo de visión de la cámara. Estos tres datos determinan completamente la forma y el tamaño del triángulo y dan la ubicación de la esquina del punto láser del triángulo. En la mayoría de los casos, una franja láser, en lugar de un solo punto láser, se barre a través del objeto para acelerar el proceso de adquisición. El Consejo Nacional de Investigación de Canadá fue uno de los primeros institutos en desarrollar la tecnología de escaneo láser basada en triangulación en 1978.

Fortalezas y debilidades

Los telémetros de tiempo de vuelo y de triangulación tienen fortalezas y debilidades que los hacen adecuados para diferentes situaciones. La ventaja de los telémetros de tiempo de vuelo es que son capaces de operar en distancias muy largas, del orden de kilómetros. Por lo tanto, estos escáneres son adecuados para escanear grandes estructuras como edificios o características geográficas. La desventaja de los telémetros de tiempo de vuelo es su precisión. Debido a la alta velocidad de la luz, la sincronización del tiempo de ida y vuelta es difícil y la precisión de la medición de la distancia es relativamente baja, del orden de milímetros.

Los telémetros de triangulación son exactamente lo contrario. Tienen un alcance limitado de algunos metros, pero su precisión es relativamente alta. La precisión de los telémetros de triangulación es del orden de decenas de micrómetros .

La precisión de los escáneres de tiempo de vuelo se puede perder cuando el láser golpea el borde de un objeto porque la información que se envía al escáner proviene de dos ubicaciones diferentes para un pulso de láser. La coordenada relativa a la posición del escáner para un punto que ha golpeado el borde de un objeto se calculará en base a un promedio y, por lo tanto, colocará el punto en el lugar incorrecto. Cuando se utiliza un escaneo de alta resolución en un objeto, las posibilidades de que el rayo golpee un borde aumentan y los datos resultantes mostrarán ruido justo detrás de los bordes del objeto. Los escáneres con un ancho de haz más pequeño ayudarán a resolver este problema, pero estarán limitados por el alcance, ya que el ancho del haz aumentará con la distancia. El software también puede ayudar determinando que el primer objeto que será golpeado por el rayo láser debe cancelar el segundo.

A una velocidad de 10,000 puntos de muestra por segundo, los escaneos de baja resolución pueden tomar menos de un segundo, pero los escaneos de alta resolución, que requieren millones de muestras, pueden tomar minutos para algunos escáneres de tiempo de vuelo. El problema que esto crea es la distorsión del movimiento. Dado que cada punto se muestrea en un momento diferente, cualquier movimiento en el sujeto o en el escáner distorsionará los datos recopilados. Por lo tanto, generalmente es necesario montar tanto el sujeto como el escáner en plataformas estables y minimizar la vibración. Usar estos escáneres para escanear objetos en movimiento es muy difícil.

Recientemente, se han realizado investigaciones sobre la compensación de la distorsión de pequeñas cantidades de vibración y distorsiones debidas al movimiento y / o rotación.

Los escáneres láser de corto alcance generalmente no pueden abarcar una profundidad de campo de más de 1 metro. Al escanear en una posición durante cualquier período de tiempo, puede producirse un ligero movimiento en la posición del escáner debido a los cambios de temperatura. Si el escáner está colocado en un trípode y hay una fuerte luz solar en un lado del escáner, ese lado del trípode se expandirá y distorsionará lentamente los datos escaneados de un lado a otro. Algunos escáneres láser tienen compensadores de nivel integrados para contrarrestar cualquier movimiento del escáner durante el proceso de escaneo.

Holografía conoscópica

En un sistema conoscópico , se proyecta un rayo láser sobre la superficie y luego la reflexión inmediata a lo largo de la misma trayectoria del rayo se coloca a través de un cristal conoscópico y se proyecta sobre un CCD. El resultado es un patrón de difracción , que puede analizarse en frecuencia para determinar la distancia a la superficie medida. La principal ventaja de la holografía conoscópica es que solo se necesita una trayectoria de rayos para medir, lo que brinda la oportunidad de medir, por ejemplo, la profundidad de un orificio finamente perforado.

Escáneres láser de mano

Los escáneres láser de mano crean una imagen en 3D a través del mecanismo de triangulación descrito anteriormente: se proyecta un punto o línea láser sobre un objeto desde un dispositivo de mano y un sensor (generalmente un dispositivo de carga acoplada o un dispositivo sensible a la posición ) mide la distancia a la superficie. Los datos se recopilan en relación con un sistema de coordenadas interno y, por lo tanto, para recopilar datos donde el escáner está en movimiento, se debe determinar la posición del escáner. La posición puede ser determinada por el escáner usando características de referencia en la superficie que se está escaneando (típicamente pestañas adhesivas reflectantes, pero las características naturales también se han usado en trabajos de investigación) o usando un método de rastreo externo. El seguimiento externo a menudo toma la forma de un rastreador láser (para proporcionar la posición del sensor) con cámara integrada (para determinar la orientación del escáner) o una solución fotogramétrica que utiliza 3 o más cámaras que proporcionan los seis grados de libertad completos del escáner. Ambas técnicas tienden a usar diodos emisores de luz infrarroja conectados al escáner que son vistos por la (s) cámara (s) a través de filtros que brindan resistencia a la iluminación ambiental.

Los datos se recopilan mediante una computadora y se registran como puntos de datos dentro de un espacio tridimensional , con el procesamiento, esto se puede convertir en una malla triangulada y luego en un modelo de diseño asistido por computadora , a menudo como superficies B-spline racionales no uniformes . Los escáneres láser portátiles pueden combinar estos datos con sensores pasivos de luz visible, que capturan texturas y colores de la superficie, para construir (o realizar " ingeniería inversa ") un modelo 3D completo.

Luz estructurada

Los escáneres 3D de luz estructurada proyectan un patrón de luz sobre el sujeto y observan la deformación del patrón en el sujeto. El patrón se proyecta sobre el sujeto utilizando un proyector LCD u otra fuente de luz estable. Una cámara, ligeramente desplazada del proyector de patrones, observa la forma del patrón y calcula la distancia de cada punto en el campo de visión.

El escaneo con luz estructurada sigue siendo un área de investigación muy activa con muchos artículos de investigación publicados cada año. También se ha demostrado que los mapas perfectos son útiles como patrones de luz estructurados que resuelven el problema de correspondencia y permiten la detección y corrección de errores. [24] [Véase Morano, R., et al. "Luz estructurada mediante códigos pseudoaleatorios", transacciones IEEE sobre análisis de patrones e inteligencia de máquinas .

La ventaja de los escáneres 3D de luz estructurada es la velocidad y la precisión. En lugar de escanear un punto a la vez, los escáneres de luz estructurados escanean varios puntos o todo el campo de visión a la vez. Escanear un campo de visión completo en una fracción de segundo reduce o elimina el problema de distorsión por movimiento. Algunos sistemas existentes son capaces de escanear objetos en movimiento en tiempo real. VisionMaster crea un sistema de escaneo 3D con una cámara de 5 megapíxeles: se adquieren 5 millones de puntos de datos en cada cuadro.

Se desarrolló un escáner en tiempo real que utiliza proyección de franjas digitales y técnica de cambio de fase (ciertos tipos de métodos de luz estructurados) para capturar, reconstruir y renderizar detalles de alta densidad de objetos dinámicamente deformables (como expresiones faciales) a 40 cuadros por segundo. Recientemente, se ha desarrollado otro escáner. Se pueden aplicar diferentes patrones a este sistema, y la velocidad de fotogramas para la captura y el procesamiento de datos alcanza 120 fotogramas por segundo. También puede escanear superficies aisladas, por ejemplo, dos manos en movimiento. Al utilizar la técnica de desenfoque binario, se han logrado avances de velocidad que podrían alcanzar cientos o miles de fotogramas por segundo.

Luz modulada

Los escáneres 3D de luz modulada iluminan el sujeto con una luz que cambia continuamente. Por lo general, la fuente de luz simplemente cicla su amplitud en un patrón sinusoidal . Una cámara detecta la luz reflejada y la cantidad en que se desplaza el patrón determina la distancia que recorrió la luz. La luz modulada también permite que el escáner ignore la luz de fuentes distintas al láser, por lo que no hay interferencia.

Técnicas volumétricas

Médico

La tomografía computarizada (TC) es un método de imágenes médicas que genera una imagen tridimensional del interior de un objeto a partir de una gran serie de imágenes de rayos X bidimensionales; de manera similar, la resonancia magnética es otra técnica de imágenes médicas que proporciona un contraste mucho mayor. entre los diferentes tejidos blandos del cuerpo que la tomografía computarizada (TC), lo que la hace especialmente útil en imágenes neurológicas (cerebro), musculoesqueléticas, cardiovasculares y oncológicas (cáncer). Estas técnicas producen una representación volumétrica 3D discreta que se puede visualizar , manipular o convertir directamente en una superficie 3D tradicional mediante algoritmos de extracción de isosuperficies .

Industrial

Aunque es más común en medicina, la tomografía computarizada industrial , la microtomografía y la resonancia magnética también se utilizan en otros campos para adquirir una representación digital de un objeto y su interior, como el ensayo de materiales no destructivos, la ingeniería inversa o el estudio de muestras biológicas y paleontológicas.

Pasivo sin contacto

Las soluciones de imágenes 3D pasivas no emiten ningún tipo de radiación por sí mismas, sino que se basan en la detección de la radiación ambiental reflejada. La mayoría de las soluciones de este tipo detectan la luz visible porque es una radiación ambiental fácilmente disponible. También se podrían utilizar otros tipos de radiación, como la infrarroja. Los métodos pasivos pueden ser muy económicos, porque en la mayoría de los casos no necesitan un hardware particular sino cámaras digitales simples.

Los sistemas estereoscópicos generalmente emplean dos cámaras de video, ligeramente separadas, mirando la misma escena. Analizando las leves diferencias entre las imágenes vistas por cada cámara, es posible determinar la distancia en cada punto de las imágenes. Este método se basa en los mismos principios que rigen la visión estereoscópica humana [1] .
Los sistemas fotométricos generalmente usan una sola cámara, pero toman múltiples imágenes bajo diferentes condiciones de iluminación. Estas técnicas intentan invertir el modelo de formación de imágenes para recuperar la orientación de la superficie en cada píxel.
Las técnicas de silueta utilizan contornos creados a partir de una secuencia de fotografías alrededor de un objeto tridimensional contra un fondo bien contrastado. Estas siluetas se extruyen y se cruzan para formar la aproximación visual del casco del objeto. Con estos enfoques no se pueden detectar algunas concavidades de un objeto (como el interior de un cuenco).

Métodos pasivos fotogramétricos sin contacto

Las imágenes tomadas desde múltiples perspectivas, como una matriz de cámara fija, se pueden tomar de un sujeto para una tubería de reconstrucción fotogramétrica para generar una malla 3D o una nube de puntos.

La fotogrametría proporciona información confiable sobre formas 3D de objetos físicos basada en el análisis de imágenes fotográficas. Los datos 3D resultantes se proporcionan normalmente como una nube de puntos 3D, una malla 3D o puntos 3D. Las aplicaciones de software de fotogrametría modernas analizan automáticamente una gran cantidad de imágenes digitales para la reconstrucción en 3D; sin embargo, es posible que se requiera interacción manual si un software no puede resolver automáticamente las posiciones de las fotos, lo cual es un paso esencial en el proceso de reconstrucción. Hay varios paquetes de software disponibles, incluidos PhotoModeler , Geodetic Systems , Autodesk ReCap y RealityCapture (consulte la comparación de software de fotogrametría ).

La fotogrametría de corto alcance generalmente usa una cámara de mano, como una DSLR, con una lente de distancia focal fija para capturar imágenes de objetos para la reconstrucción 3D. Los sujetos incluyen objetos más pequeños como la fachada de un edificio , vehículos, esculturas, rocas y zapatos.
Las matrices de cámaras se pueden utilizar para generar nubes de puntos en 3D o mallas de objetos en vivo, como personas o mascotas, sincronizando varias cámaras para fotografiar un sujeto desde múltiples perspectivas al mismo tiempo para la reconstrucción de objetos en 3D.
La fotogrametría gran angular se puede utilizar para capturar el interior de edificios o espacios cerrados utilizando una cámara con lente gran angular , como una cámara de 360 grados .
La fotogrametría aérea utiliza imágenes aéreas adquiridas por satélite, aviones comerciales o drones UAV para recopilar imágenes de edificios, estructuras y terrenos para la reconstrucción 3D en una nube de puntos o malla.

Adquisición de datos de sensores adquiridos

La extracción de edificios semiautomática a partir de datos LIDAR e imágenes de alta resolución también es una posibilidad. Nuevamente, este enfoque permite modelar sin moverse físicamente hacia la ubicación u objeto. A partir de los datos lidar aerotransportados, se puede generar un modelo de superficie digital (DSM) y luego los objetos más altos que el suelo se detectan automáticamente desde el DSM. Con base en el conocimiento general sobre los edificios, las características geométricas, como el tamaño, la altura y la forma, se utilizan para separar los edificios de otros objetos. Los contornos de los edificios extraídos se simplifican mediante un algoritmo ortogonal para obtener una mejor calidad cartográfica. El análisis de cuencas hidrográficas se puede realizar para extraer las crestas de los techos de los edificios. Las crestas y la información de la pendiente se utilizan para clasificar los edificios por tipo. Luego, los edificios se reconstruyen utilizando tres modelos de construcción paramétricos (plano, a dos aguas, a cuatro aguas).

Adquisición de sensores in situ

Lidar y otras tecnologías de escaneo láser terrestre ofrecen la forma más rápida y automatizada de recopilar información de altura o distancia. Lidar o láser para la medición de la altura de los edificios se está volviendo muy prometedor. Las aplicaciones comerciales de la tecnología de escaneo láser terrestre y lidar aerotransportado han demostrado ser métodos rápidos y precisos para la extracción de altura de edificios. La tarea de extracción del edificio es necesaria para determinar la ubicación de los edificios, la elevación del terreno, las orientaciones, el tamaño del edificio, la altura de los tejados, etc. La mayoría de los edificios se describen con suficiente detalle en términos de poliedros generales, es decir, sus límites se pueden representar mediante un conjunto de superficies planas. y lineas rectas. Para el almacenamiento de datos en bases de datos SIG, se utiliza un procesamiento adicional, como la expresión de huellas de edificios como polígonos.

Utilizando escaneos láser e imágenes tomadas desde el nivel del suelo y una perspectiva a vista de pájaro, Fruh y Zakhor presentan un enfoque para crear automáticamente modelos de ciudades en 3D con textura. Este enfoque implica registrar y fusionar los modelos de fachada detallados con un modelo aerotransportado complementario. El proceso de modelado aéreo genera un modelo de resolución de medio metro con una vista de pájaro de toda el área, que contiene el perfil del terreno y las cimas de los edificios. El proceso de modelado basado en el suelo da como resultado un modelo detallado de las fachadas del edificio. Utilizando el DSM obtenido de escaneos láser aéreos, localizan el vehículo de adquisición y registran las fachadas terrestres en el modelo aerotransportado mediante la localización de Monte Carlo (MCL). Finalmente, los dos modelos se fusionan con diferentes resoluciones para obtener un modelo 3D.

Utilizando un altímetro láser aerotransportado, Haala, Brenner y Anders combinaron los datos de altura con los planos de planta existentes de los edificios. Los planos de los edificios ya se habían adquirido en forma analógica mediante mapas y planos o digitalmente en un GIS 2D. El proyecto se realizó con el fin de permitir una captura automática de datos mediante la integración de estos diferentes tipos de información. Posteriormente, los modelos de ciudad de realidad virtual se generan en el proyecto mediante el procesamiento de texturas, por ejemplo, mediante el mapeo de imágenes terrestres. El proyecto demostró la viabilidad de una rápida adquisición de SIG urbano 3D. Los planos de terreno probados son otra fuente de información muy importante para la reconstrucción de edificios en 3D. En comparación con los resultados de los procedimientos automáticos, estos planos de terreno demostraron ser más confiables ya que contienen información agregada que ha sido explicitada por la interpretación humana. Por esta razón, los planos de planta pueden reducir considerablemente los costos en un proyecto de reconstrucción. Un ejemplo de datos de planos de suelo existentes que se pueden utilizar en la reconstrucción de edificios es el mapa catastral digital , que proporciona información sobre la distribución de la propiedad, incluidos los límites de todas las áreas agrícolas y los planos de suelo de los edificios existentes. Además, se proporciona información como nombres de calles y el uso de edificios (por ejemplo, garaje, edificio residencial, bloque de oficinas, edificio industrial, iglesia) en forma de símbolos de texto. Actualmente, el Mapa Catastral Digital se construye como una base de datos que cubre un área, compuesta principalmente por mapas o planos digitalizados preexistentes.

Costo

Los dispositivos de escaneo láser terrestre (dispositivos de pulso o fase) + software de procesamiento generalmente comienzan a un precio de 150.000 €. Algunos dispositivos menos precisos (como el Trimble VX) cuestan alrededor de 75.000 €.
Los sistemas lidar terrestres cuestan alrededor de 300.000 €.
Los sistemas que utilizan cámaras fijas normales montadas en helicópteros RC ( fotogrametría ) también son posibles y cuestan alrededor de 25.000 €. Los sistemas que utilizan cámaras fijas con globos son incluso más económicos (alrededor de 2.500 €), pero requieren un procesamiento manual adicional. Dado que el procesamiento manual requiere alrededor de 1 mes de trabajo por cada día de toma de fotografías, esta sigue siendo una solución costosa a largo plazo.
La obtención de imágenes de satélite también es una tarea costosa. Las imágenes estéreo de alta resolución (resolución de 0,5 m) cuestan alrededor de 11.000 €. Los satélites de imágenes incluyen Quikbird, Ikonos. Las imágenes monoscópicas de alta resolución cuestan alrededor de 5.500 €. Las imágenes de resolución algo más baja (por ejemplo, del satélite CORONA; con una resolución de 2 m) cuestan alrededor de 1.000 € por 2 imágenes. Tenga en cuenta que las imágenes de Google Earth tienen una resolución demasiado baja para crear un modelo 3D preciso.

Reconstrucción

De nubes de puntos

Las nubes de puntos producidas por los escáneres 3D y las imágenes 3D se pueden utilizar directamente para la medición y visualización en el mundo de la arquitectura y la construcción.

De modelos

Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones utilizan modelos 3D poligonales, modelos de superficie NURBS o modelos CAD basados en características editables (también conocidos como modelos sólidos ).

Modelos de malla poligonal: en una representación poligonal de una forma, una superficie curva se modela como muchas pequeñas superficies planas facetadas (piense en una esfera modelada como una bola de discoteca). Los modelos de polígono, también llamados modelos de malla, son útiles para visualización, para algunas CAM (es decir, mecanizado), pero generalmente son "pesados" (es decir, conjuntos de datos muy grandes) y son relativamente no editables en esta forma. La reconstrucción a modelo poligonal implica encontrar y conectar puntos adyacentes con líneas rectas para crear una superficie continua. Muchas aplicaciones, tanto gratuitas como no gratuitas, están disponibles para este propósito (por ejemplo , GigaMesh , MeshLab , PointCab, kubit PointCloud para AutoCAD, Reconstructor , imagemodel, PolyWorks, Rapidform, Geomagic , Imageware, Rhino 3D, etc.).
Modelos de superficie : el siguiente nivel de sofisticación en el modelado implica el uso de una colcha de parches de superficie curva para modelar la forma. Estos pueden ser NURBS, TSplines u otras representaciones curvas de topología curva. Usando NURBS, la forma esférica se convierte en una verdadera esfera matemática. Algunas aplicaciones ofrecen diseño de parches a mano, pero las mejores de su clase ofrecen diseño de parches automatizado y diseño manual. Estos parches tienen la ventaja de ser más ligeros y manipulables cuando se exportan a CAD. Los modelos de superficie son algo editables, pero solo en un sentido escultórico de empujar y tirar para deformar la superficie. Esta representación se presta bien para modelar formas orgánicas y artísticas. Los proveedores de modeladores de superficies incluyen Rapidform, Geomagic , Rhino 3D , Maya, T Splines, etc.
Modelos CAD sólidos : desde una perspectiva de ingeniería / fabricación, la representación definitiva de una forma digitalizada es el modelo CAD paramétrico editable. En CAD, la esfera se describe mediante características paramétricas que se editan fácilmente cambiando un valor (por ejemplo, punto central y radio).

Estos modelos CAD describen no simplemente la envolvente o la forma del objeto, sino que los modelos CAD también incorporan la "intención del diseño" (es decir, características críticas y su relación con otras características). Un ejemplo de intención de diseño que no es evidente solo en la forma podría ser los pernos de orejeta de un tambor de freno, que deben ser concéntricos con el orificio en el centro del tambor. Este conocimiento impulsaría la secuencia y el método de creación del modelo CAD; un diseñador con conocimiento de esta relación no diseñaría los pernos de seguridad referenciados al diámetro exterior, sino al centro. Un modelador que cree un modelo CAD querrá incluir tanto la forma como la intención del diseño en el modelo CAD completo.

Los proveedores ofrecen diferentes enfoques para llegar al modelo CAD paramétrico. Algunos exportan las superficies NURBS y dejan que el diseñador CAD complete el modelo en CAD (por ejemplo, Geomagic , Imageware, Rhino 3D ). Otros usan los datos de escaneo para crear un modelo basado en características editable y verificable que se importa a CAD con el árbol de características completo intacto, produciendo un modelo CAD nativo completo, capturando tanto la forma como la intención del diseño (por ejemplo , Geomagic , Rapidform). Por ejemplo, el mercado ofrece varios complementos para programas CAD establecidos, como SolidWorks. Xtract3D, DezignWorks y Geomagic para SolidWorks permiten manipular un escaneo 3D directamente dentro de SolidWorks . Otras aplicaciones CAD son lo suficientemente robustas para manipular puntos limitados o modelos poligonales dentro del entorno CAD (por ejemplo, CATIA , AutoCAD , Revit ).

A partir de un conjunto de cortes 2D

Reconstrucción 3D del cerebro y los globos oculares a partir de imágenes DICOM escaneadas por TC. En esta imagen, las áreas con la densidad del hueso o el aire se volvieron transparentes y los cortes se apilaron en una alineación aproximada en el espacio libre. El anillo exterior de material alrededor del cerebro son los tejidos blandos de la piel y los músculos de la parte exterior del cráneo. Una caja negra encierra los cortes para proporcionar el fondo negro. Dado que estas son simplemente imágenes en 2D apiladas, cuando se ven en el borde, los cortes desaparecen, ya que tienen un grosor efectivamente nulo. Cada escaneo DICOM representa aproximadamente 5 mm de material promediado en un corte delgado.

Los escáneres CT , CT industriales , MRI o micro-CT no producen nubes de puntos, sino un conjunto de cortes en 2D (cada uno denominado "tomograma") que luego se "apilan" para producir una representación en 3D. Hay varias formas de hacer esto dependiendo de la salida requerida:

Representación de volumen : las distintas partes de un objeto suelen tener distintos valores de umbral o densidades de escala de grises. A partir de esto, se puede construir un modelo tridimensional y mostrarlo en la pantalla. Se pueden construir varios modelos a partir de varios umbrales, lo que permite que diferentes colores representen cada componente del objeto. El renderizado de volumen generalmente solo se usa para la visualización del objeto escaneado.
Segmentación de imágenes : cuando diferentes estructuras tienen valores de umbral / escala de grises similares, puede resultar imposible separarlas simplemente ajustando los parámetros de reproducción de volumen. La solución se llama segmentación, un procedimiento manual o automático que puede eliminar las estructuras no deseadas de la imagen. El software de segmentación de imágenes generalmente permite exportar las estructuras segmentadas en formato CAD o STL para su posterior manipulación.
Mallado basado en imágenes : cuando se utilizan datos de imágenes 3D para análisis computacional (p. Ej., CFD y FEA), la simple segmentación de los datos y el mallado de CAD puede llevar mucho tiempo y resultar prácticamente intratable para las topologías complejas típicas de los datos de imagen. La solución se denomina mallado basado en imágenes, un proceso automatizado que genera una descripción geométrica precisa y realista de los datos escaneados.

De escaneos láser

El escaneo láser describe el método general para muestrear o escanear una superficie utilizandotecnología láser . Existen varias áreas de aplicación que se diferencian principalmente en la potencia de los láseres que se utilizan y en los resultados del proceso de escaneo. Se utiliza una potencia láser baja cuando no es necesario influir en la superficie escaneada, p. Ej., Cuando solo hay que digitalizarla. El escaneo láser confocal o 3D son métodos para obtener información sobre la superficie escaneada. Otra aplicación de baja potencia utiliza sistemas de proyección de luz estructurada para la metrología de planitud de células solares, lo que permite el cálculo de la tensión a lo largo de más de 2000 obleas por hora.

La potencia del láser utilizada para los equipos de escaneo láser en aplicaciones industriales suele ser inferior a 1W. El nivel de potencia suele ser del orden de 200 mW o menos, pero a veces más.

A partir de fotografías

La adquisición de datos 3D y la reconstrucción de objetos se pueden realizar utilizando pares de imágenes estéreo. La fotogrametría estéreo o fotogrametría basada en un bloque de imágenes superpuestas es el enfoque principal para el mapeo 3D y la reconstrucción de objetos utilizando imágenes 2D. La fotogrametría de corto alcance también ha madurado hasta el nivel en el que se pueden usar cámaras o cámaras digitales para capturar imágenes de objetos de cerca, por ejemplo, edificios, y reconstruirlos utilizando la misma teoría que la fotogrametría aérea. Un ejemplo de software que podría hacer esto es Vexcel FotoG 5. Este software ahora ha sido reemplazado por Vexcel GeoSynth . Otro programa de software similar es Microsoft Photosynth .

Sisi Zlatanova ha presentado un método semiautomático para adquirir datos estructurados topológicamente en 3D a partir de imágenes estereofónicas aéreas en 2D . El proceso implica la digitalización manual de una serie de puntos necesarios para reconstruir automáticamente los objetos 3D. Cada objeto reconstruido se valida mediante la superposición de sus gráficos de estructura de alambre en el modelo estéreo. Los datos 3D estructurados topológicamente se almacenan en una base de datos y también se utilizan para la visualización de los objetos. El software notable utilizado para la adquisición de datos 3D utilizando imágenes 2D incluye, por ejemplo, Agisoft Metashape , RealityCapture y ENSAIS Engineering College TIPHON (Traitement d'Image et PHOtogrammétrie Numérique).

Franz Rottensteiner ha desarrollado un método para la extracción semiautomática de edificios junto con un concepto para almacenar modelos de edificios junto con el terreno y otros datos topográficos en un sistema de información topográfica. Su enfoque se basó en la integración de estimaciones de parámetros de construcción en el proceso de fotogrametría aplicando un esquema de modelado híbrido. Los edificios se descomponen en un conjunto de primitivas simples que se reconstruyen individualmente y luego se combinan mediante operadores booleanos. La estructura de datos interna de las primitivas y los modelos de construcción compuestos se basan en los métodos de representación de límites.

Se utilizan múltiples imágenes en el enfoque de Zeng para la reconstrucción de superficies a partir de múltiples imágenes. Una idea central es explorar la integración de datos estéreo 3D e imágenes calibradas 2D. Este enfoque está motivado por el hecho de que solo los puntos característicos robustos y precisos que sobrevivieron al escrutinio de la geometría de múltiples imágenes se reconstruyen en el espacio. La insuficiencia de densidad y los inevitables huecos en los datos estéreo deben completarse utilizando información de múltiples imágenes. Por lo tanto, la idea es construir primero pequeños parches de superficie a partir de puntos estéreo, luego propagar progresivamente solo parches confiables en su vecindario desde las imágenes a toda la superficie utilizando una estrategia de "mejor primero". Por tanto, el problema se reduce a la búsqueda de un parche de superficie local óptimo que atraviese un conjunto dado de puntos estéreo de las imágenes.

Las imágenes multiespectrales también se utilizan para la detección de edificios en 3D. En el proceso se utilizan los datos del primer y último pulso y el índice de vegetación de diferencia normalizada.

También se emplean nuevas técnicas de medición para obtener mediciones de y entre objetos a partir de imágenes individuales utilizando la proyección, o la sombra, así como su combinación. Esta tecnología está ganando atención debido a su rápido tiempo de procesamiento y su costo mucho menor que las mediciones estéreo.

Aplicaciones

Industria de la construcción e ingeniería civil

Control robótico : por ejemplo, un escáner láser puede funcionar como el "ojo" de un robot.
Planos de construcción de puentes, plantas industriales y monumentos.
Documentación de sitios históricos
Modelado y diseño del sitio
Control de calidad
Encuestas de cantidad
Monitoreo de carga útil
Rediseño de la autopista
Establecer un punto de referencia de forma / estado preexistente para detectar cambios estructurales resultantes de la exposición a cargas extremas como terremotos, impacto de embarcaciones / camiones o incendios.
Crear mapas y geomática GIS ( sistema de información geográfica ) .
Escaneo láser de subsuelo en minas y huecos kársticos .
Documentación forense

Proceso de diseño

Mayor precisión al trabajar con piezas y formas complejas,
Coordinar el diseño de productos utilizando piezas de múltiples fuentes,
Actualizar los escaneos de CD antiguos con los de la tecnología más actual,
Reemplazo de piezas faltantes o antiguas,
Generar ahorros de costos al permitir servicios de diseño conforme a obra, por ejemplo, en plantas de fabricación de automóviles,
"Llevar la planta a los ingenieros" con escaneos web compartidos y
Ahorro de gastos de viaje.

Entretenimiento

Los escáneres 3D son utilizados por la industria del entretenimiento para crear modelos digitales en 3D para películas , videojuegos y propósitos de ocio. Se utilizan mucho en cinematografía virtual . En los casos en los que existe un equivalente en el mundo real de un modelo, es mucho más rápido escanear el objeto del mundo real que crear manualmente un modelo utilizando un software de modelado 3D. Con frecuencia, los artistas esculpen modelos físicos de lo que quieren y los escanean en forma digital en lugar de crear modelos digitales directamente en una computadora.

Fotografía 3D

Selfie 3D a escala 1:20 impresa por Shapeways con impresión a base de yeso, creada por el parque en miniatura Madurodam a partir de fotografías en 2D tomadas en su fotomatón Fantasitron.

Fotomatón Fantasitron 3D en Madurodam

Los escáneres 3D están evolucionando para el uso de cámaras para representar objetos 3D de manera precisa. Desde 2010 están surgiendo empresas que crean retratos en 3D de personas (figuritas en 3D o selfies en 3D).

Cumplimiento de la ley

Los organismos encargados de hacer cumplir la ley en todo el mundo utilizan el escaneo láser 3D. Los modelos 3D se utilizan para la documentación in situ de:

Escenas del crimen
Trayectorias de bala
Análisis del patrón de manchas de sangre
Reconstrucción de accidentes
Bombardeos
Accidentes de avión y más

Ingeniería inversa

La ingeniería inversa de un componente mecánico requiere un modelo digital preciso de los objetos a reproducir. En lugar de un conjunto de puntos, un modelo digital preciso se puede representar mediante una malla poligonal , un conjunto de superficies NURBS planas o curvas o, idealmente para componentes mecánicos, un modelo sólido CAD. Se puede usar un escáner 3D para digitalizar componentes de forma libre o que cambian gradualmente, así como geometrías prismáticas, mientras que una máquina de medición de coordenadas generalmente se usa solo para determinar dimensiones simples de un modelo altamente prismático. Luego, estos puntos de datos se procesan para crear un modelo digital utilizable, generalmente utilizando software especializado de ingeniería inversa.

Bienes raíces

Los terrenos o edificios se pueden escanear en un modelo 3D, lo que permite a los compradores recorrer e inspeccionar la propiedad de forma remota, en cualquier lugar, sin tener que estar presentes en la propiedad. Ya existe al menos una empresa que ofrece recorridos inmobiliarios virtuales escaneados en 3D. Un recorrido virtual típico consistiría en una vista de la casa de muñecas, una vista interior y un plano de planta.

Turismo virtual / remoto

El entorno de un lugar de interés se puede capturar y convertir en un modelo 3D. Este modelo puede luego ser explorado por el público, ya sea a través de una interfaz de realidad virtual o una interfaz tradicional "2D". Esto permite al usuario explorar ubicaciones que son inconvenientes para viajar.

Patrimonio cultural

Se han llevado a cabo muchos proyectos de investigación mediante el escaneo de sitios históricos y artefactos, tanto con fines de documentación como de análisis.

El uso combinado de tecnologías de escaneo 3D e impresión 3D permite la replicación de objetos reales sin el uso de técnicas tradicionales de fundición de yeso , que en muchos casos pueden ser demasiado invasivas para ser realizadas en artefactos del patrimonio cultural preciosos o delicados. En un ejemplo de un escenario de aplicación típico, se adquirió digitalmente un modelo de gárgola usando un escáner 3D y los datos 3D producidos se procesaron usando MeshLab . El modelo 3D digital resultante se introdujo en una máquina de creación rápida de prototipos para crear una réplica de resina real del objeto original.

Miguel Angel

En 1999, dos grupos de investigación diferentes comenzaron a escanear las estatuas de Miguel Ángel. La Universidad de Stanford con un grupo dirigido por Marc Levoy utilizó un escáner de triangulación láser personalizado construido por Cyberware para escanear las estatuas de Miguel Ángel en Florencia, en particular el David , el Prigioni y las cuatro estatuas en la Capilla de los Medici. Los escaneos produjeron una densidad de puntos de datos de una muestra por 0,25 mm, lo suficientemente detallada como para ver las marcas de cincel de Miguel Ángel. Estos escaneos detallados produjeron una gran cantidad de datos (hasta 32 gigabytes) y el procesamiento de los datos de sus escaneos tomó 5 meses. Aproximadamente en el mismo período, un grupo de investigación de IBM , dirigido por H. Rushmeier y F. Bernardini, escaneó la Piedad de Florencia adquiriendo detalles geométricos y de color. El modelo digital, resultado de la campaña de escaneo de Stanford, se utilizó a fondo en la posterior restauración de la estatua en 2004.

Monticello

En 2002, David Luebke, et al. escaneó el Monticello de Thomas Jefferson. Se utilizó un escáner láser comercial de tiempo de vuelo, el DeltaSphere 3000. Los datos del escáner se combinaron más tarde con datos de color de fotografías digitales para crear el Monticello virtual y las exhibiciones del Gabinete de Jefferson en el Museo de Arte de Nueva Orleans en 2003. La exhibición de Monticello virtual simuló una ventana que miraba a la Biblioteca de Jefferson. La exhibición consistió en una pantalla de retroproyección en una pared y un par de lentes estéreo para el espectador. Las gafas, combinadas con proyectores polarizados, proporcionaron un efecto 3D. El hardware de seguimiento de posición en las gafas permitió que la pantalla se adaptara a medida que el espectador se movía, creando la ilusión de que la pantalla es en realidad un agujero en la pared que mira hacia la Biblioteca de Jefferson. La exhibición del Gabinete de Jefferson era un estereograma de barrera (esencialmente un holograma inactivo que parece diferente desde diferentes ángulos) del Gabinete de Jefferson.

Tabletas cuneiformes

Los primeros modelos 3D de tabletas cuneiformes se adquirieron en Alemania en 2000. En 2003, el proyecto denominado Digital Hammurabi adquirió tabletas cuneiformes con un escáner de triangulación láser utilizando un patrón de cuadrícula regular con una resolución de 0,025 mm (0,00098 pulgadas). Con el uso de escáneres 3D de alta resolución por parte de la Universidad de Heidelberg para la adquisición de tabletas en 2009, el desarrollo del marco de software GigaMesh comenzó a visualizar y extraer caracteres cuneiformes de modelos 3D. Se utilizó para procesar ca. 2.000 tabletas digitalizadas en 3D de Hilprecht Collection en Jena para crear un conjunto de datos de referencia de acceso abierto y una colección anotada de modelos 3D de tabletas disponibles gratuitamente bajo licencias CC BY .

Tumbas de Kasubi

Un proyecto de escaneo 3D CyArk de 2009 en las históricas Tumbas Kasubi de Uganda , declaradas Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO , utilizando un Leica HDS 4500, produjo modelos arquitectónicos detallados de Muzibu Azaala Mpanga, el edificio principal del complejo y tumba de los Kabakas (Reyes) de Uganda. Un incendio el 16 de marzo de 2010 quemó gran parte de la estructura de Muzibu Azaala Mpanga, y es probable que el trabajo de reconstrucción se apoye en gran medida en el conjunto de datos producido por la misión de escaneo 3D.

"Plastico di Roma antica"

En 2005, Gabriele Guidi, et al. escaneó el "Plastico di Roma antica", un modelo de Roma creado en el siglo pasado. Ni el método de triangulación ni el método de tiempo de vuelo satisfacían los requisitos de este proyecto porque el elemento que se iba a escanear era grande y contenía pequeños detalles. Sin embargo, descubrieron que un escáner de luz modulada podía proporcionar tanto la capacidad de escanear un objeto del tamaño del modelo como la precisión que se necesitaba. El escáner de luz modulada se complementó con un escáner de triangulación que se utilizó para escanear algunas partes del modelo.

Otros proyectos

El Proyecto Encuentros 3D en el Museo Petrie de Arqueología Egipcia tiene como objetivo utilizar el escaneo láser 3D para crear una biblioteca de imágenes 3D de artefactos de alta calidad y permitir exposiciones itinerantes digitales de artefactos egipcios frágiles, English Heritage ha investigado el uso del escaneo láser 3D para una amplia gama de aplicaciones para obtener datos arqueológicos y de condición, y el Centro Nacional de Conservación en Liverpool también ha producido escaneos láser 3D por encargo, incluidos objetos portátiles y escaneos in situ de sitios arqueológicos. La Institución Smithsonian tiene un proyecto llamado Smithsonian X 3D que se destaca por la variedad de tipos de objetos 3D que intentan escanear. Estos incluyen objetos pequeños como insectos y flores, objetos de tamaño humano, como el traje de vuelo de Amelia Earhart , objetos del tamaño de una habitación, como la cañonera Filadelfia, y sitios históricos como Liang Bua en Indonesia. También es de destacar que los datos de estos escaneos se ponen a disposición del público de forma gratuita y se pueden descargar en varios formatos de datos.

CAD / CAM médico

Los escáneres 3D se utilizan para capturar la forma 3D de un paciente en ortopedia y odontología . Suplanta gradualmente el tedioso yeso. El software CAD / CAM se utiliza luego para diseñar y fabricar la órtesis , prótesis o implantes dentales .

Muchos sistemas CAD / CAM dentales en el consultorio y sistemas CAD / CAM de laboratorio dental utilizan tecnologías de escáner 3D para capturar la superficie 3D de una preparación dental (ya sea in vivo o in vitro ), con el fin de producir una restauración digitalmente utilizando software CAD y, en última instancia, producir la restauración final utilizando una tecnología CAM (como una fresadora CNC o una impresora 3D). Los sistemas del sillón están diseñados para facilitar el escaneado 3D de una preparación in vivo y producir la restauración (como una corona, una incrustación, una incrustación o una carilla).

Aseguramiento de la calidad y metrología industrial

La digitalización de objetos del mundo real es de vital importancia en varios dominios de aplicación. Este método se aplica especialmente en el aseguramiento de la calidad industrial para medir la precisión de la dimensión geométrica. Los procesos industriales como el ensamblaje son complejos, altamente automatizados y, por lo general, se basan en datos CAD (diseño asistido por computadora). El problema es que también se requiere el mismo grado de automatización para garantizar la calidad. Es, por ejemplo, una tarea muy compleja montar un automóvil moderno, ya que consta de muchas piezas que deben encajar al final de la línea de producción. El rendimiento óptimo de este proceso está garantizado por sistemas de aseguramiento de la calidad. Especialmente se debe verificar la geometría de las partes metálicas para asegurar que tengan las dimensiones correctas, encajen entre sí y finalmente funcionen de manera confiable.

Dentro de procesos altamente automatizados, las medidas geométricas resultantes se transfieren a máquinas que fabrican los objetos deseados. Debido a incertidumbres mecánicas y abrasiones, el resultado puede diferir de su nominal digital. Para capturar y evaluar automáticamente estas desviaciones, la pieza fabricada también debe digitalizarse. Para ello, se aplican escáneres 3D para generar muestras puntuales de la superficie del objeto que finalmente se comparan con los datos nominales.

El proceso de comparar datos 3D con un modelo CAD se conoce como CAD-Compare y puede ser una técnica útil para aplicaciones tales como determinar patrones de desgaste en moldes y herramientas, determinar la precisión de la construcción final, analizar espacios y enrasados, o analizar altamente superficies esculpidas complejas. En la actualidad, los escáneres de triangulación láser, la luz estructurada y el escaneo por contacto son las tecnologías predominantes empleadas para fines industriales, y el escaneo por contacto sigue siendo la opción más lenta, pero en general la más precisa. Sin embargo, la tecnología de escaneo 3D ofrece distintas ventajas en comparación con las mediciones tradicionales de sonda táctil. Los escáneres de luz blanca o láser digitalizan con precisión los objetos alrededor, capturando detalles finos y superficies de forma libre sin puntos de referencia ni spray. Se cubre toda la superficie a una velocidad récord sin riesgo de dañar la pieza. Los cuadros de comparación gráficos ilustran las desviaciones geométricas del nivel de objeto completo, lo que proporciona una visión más profunda de las posibles causas.

Elusión de los costos de envío y aranceles internacionales de importación / exportación.

El escaneo 3D se puede utilizar junto con la tecnología de impresión 3D para teletransportar virtualmente ciertos objetos a través de distancias sin la necesidad de enviarlos y, en algunos casos, incurrir en aranceles de importación / exportación. Por ejemplo, un objeto de plástico se puede escanear en 3D en los Estados Unidos, los archivos se pueden enviar a una instalación de impresión en 3D en Alemania, donde se replica el objeto, teletransportando efectivamente el objeto a todo el mundo. En el futuro, a medida que las tecnologías de escaneado e impresión 3D se vuelvan cada vez más frecuentes, los gobiernos de todo el mundo deberán reconsiderar y reescribir los acuerdos comerciales y las leyes internacionales.

Reconstrucción de objetos

Una vez recopilados los datos, es necesario reconstruir los datos adquiridos (y en ocasiones ya procesados) de imágenes o sensores. Esto se puede hacer en el mismo programa o, en algunos casos, los datos 3D deben exportarse e importarse a otro programa para refinarlos más y / o agregar datos adicionales. Dichos datos adicionales podrían ser datos de ubicación GPS, ... Además, después de la reconstrucción, los datos podrían implementarse directamente en un mapa local (GIS) o un mapa mundial como Google Earth .

Software

Se utilizan varios paquetes de software en los que se importan los datos adquiridos (y en ocasiones ya procesados) de imágenes o sensores. Los paquetes de software notables incluyen:

3DF Zephyr
Canoma
Suite de fotogrametría Leica
MeshLab
MountainsMap SEM (solo aplicaciones de microscopía)
PhotoModeler
SketchUp
tomviz

Languages

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