CARRERA DE INGENIERIA ELECTROMECÁNICA
SISTEMAS CAD-CAM
INFORME Nº 02
TIPAN CAJAS STALIN ORFAY
USO DEL ESCANER 3D
21/05/2014 PRACTICA N0 07 I. TEMA Uso del escáner 3D.
II. OJETI!OS Planificar la diagramación. Configurar el programa. Crear un prototipo. Revisar órdenes de dibujo, edición, modificación y visualiación.
III. III. MAT MATERIAL ERIALES ES Y E"UIP E"UIPOS OS Computador. !oft"are #umi!oft.
$scáner #oomeo %pti#um &'. (odelo de una pieas a escanear.
I!. MARCO TE#RICO E$%&'() 3D Un ($%&'() 3D es un dispositivo )ue analia un objeto o una escena para reunir datos de su forma y ocasionalmente su color. *a información obtenida se puede usar para construir modelos digitales tridimensionales )ue se utilian en una amplia variedad de aplicaciones. Desarrollados inicialmente en aplicaciones industriales +metrologa, automóvil-, an encontrado un vasto campo de aplicación en actividades como la ar)ueologa, ar)uitectura, ingeniera, y entretenimiento. $l propósito de un escáner 3D es, generalmente, el de crear una nube de puntos a partir de muestras geom/tricas en la superficie del objeto. $stos puntos se pueden usar entonces para e0trapolar la forma del objeto +un proceso llamado reconstrucción-. !i la información de color se incluye en cada uno de los puntos, entonces los colores en la superficie del objeto se pueden determinar tambi/n.
Imagen 1. Escáner 3D.
T*+,$ ( ($%&'() 3D A%*,$ *os escáneres activos emiten alguna clase de se1al y analian su retorno para capturar la geometra de un objeto o una escena. !e utilian radiaciones o ultrasonidos.
E$%&'() 3D ( *(+, ( (, Un escáner 3D de tiempo de vuelo determina la distancia a la escena cronometrando el tiempo del viaje de ida y vuelta de un pulso de lu. Un diodo láser emite un pulso de lu y
se cronometra el tiempo )ue pasa asta )ue la lu reflejada es vista por un detector. Como la velocidad de la lu C es conocida, el tiempo del viaje de ida y vuelta determina la distancia del viaje de la lu, )ue es dos veces la distancia entre el escáner y la superficie. $l distanciómetro láser sólo mide la distancia de un p unto en su dirección de la escena. Para llevar a cabo la medida completa, el escáner va variando la dirección del distanciómetro tras cada medida, bien moviendo el distanciómetro o deflectando el a mediante un sistema óptico. 2lgunos ejemplos de escáneres basados en el tiempo de vuelo Callidus CP3455 *eica !can!tation4 *eica C65 (ensi 7!6558455 +aora 'rimble 7& %ptec 9*R9! Riegl +toda la gama-
Imagen 2. Escáner de tiempo de vuelo.
E$%&'() &$() ( )*'%*' 3D
$l escáner láser de triangulación 3D es tambi/n un escáner activo )ue usa la lu del láser para e0aminar el entorno. $l a de lu láser incide en el objeto y se usa una cámara para buscar la ubicación del punto del láser. Dependiendo de la distancia a la )ue el láser golpee una superficie, el punto del láser aparece en lugares diferentes en el sensor de la cámara. $sta t/cnica se llama triangulación por)ue el punto de láser, la cámara y el emisor del láser forman un triángulo.
Imagen 3. Escáner de triangulación 3D.
2lgunos ejemplos de escáneres 3D por triangulación (inolta :ivid
E$%&'() *6()('%* ( 6$( $ste tercer tipo de escáner mide la diferencia de fase entre la lu emitida y la recibida, y utilia dica medida para estimar la distancia al objeto. $l a láser emitido por este tipo de escáner es continuo y de potencia modulada. $l rango y la precisión de este tipo de escáner es intermedio, situándose como una solución entre el largo alcance de los dispositivos de tiempo de vuelo y la alta precisión de los escáneres por triangulación. 2lgunos ejemplos de escáneres basados en diferencia de fase ;aro Poton,
'rimble ;& <=; 9mager >55>, >565
E$%&'() 3D ( ($)%) *os escáneres 3D de lu estructurada proyectan un patrón de lu en el objeto y analian la deformación del patrón producida por la geometra de la escena. $l modelo puede ser unidimensional o de dos dimensiones. Un ejemplo de un modelo unidimensional es una lnea. *a lnea se proyecta sobre el objeto )ue se analia con un proyector de *CD o un láser. Una cámara, desviada levemente del proyector de modelo, mira la forma de la lnea y usa una t/cnica semejante a la triangulación para calcular la distancia de cada punto en la lnea. $n el caso del modelo de una sola lnea, la lnea se barre a trav/s del campo del panorama para reunir información de distancia una tira a la ve.
E$%&'() 3D ( , *os escáneres 3D de lu modulada emiten una lu continuamente cambiante en el objeto. 7eneralmente la fuente de lu simplemente cicla su amplitud en un patrón sinodal. Una cámara detecta la lu reflejada y la cantidad )ue el patrón de lu cambia para determinar la distancia viajada por la lu.
P$*,$ *os escáneres pasivos no emiten ninguna clase de radiación por s mismos, pero en lugar se fa de detectar la radiación reflejada del ambiente. *a mayora de los escáneres de este tipo detectan la lu visible por)ue es una radiación ya disponible en el ambiente.
E$()(,$%+*%,$ *os sistemas estereoscópicos utilian el mismo principio de la fotogrametra, utiliando la medida de la paralaje entre dos imágenes para determinar la distancia de cada pi0el de la imagen. $mplean generalmente dos cámaras de video, levemente separadas, mirando a la misma escena. 2naliando las diferencias leves entre las imágenes vistas por cada cámara, es posible determinar la distancia en cada punto en las imágenes. $ste m/todo se basa en la visión estereoscópica umana.
S*( $stos tipos de escáneres 3D usan bos)uejos creados de una sucesión de fotografas alrededor de un objeto tridimensional contra un fondo muy bien contrastado. $stas siluetas se estiran y son cruadas para formar la apro0imación visual de casco del objeto.
C,' 8 ( $)*, 9,(, :$, (' *('; $ste tipo de escaneo 3D se basa en los principios de la fotogrametra. $s tambi/n algo semejante en la metodologa a la fotografa panorámica, e0cepto )ue las fotos se toman de un objeto en un espacio tridimensional para replicarlo en ve de tomar una serie de fotos de un punto en un espacio tridimensional para replicar el ambiente circundante. ?6@
E$%&'() N,,(, O+*N
Imagen 4. Escáner Noomeo OptiNum XT.
$l %pti#um no es un escáner láser. $n su lugar utilia la tecnologa de procesamiento digital de la imagen, una combinación de la lu blanca y el vdeo de sus cámaras CCD de alta definición, para generar los datos de nubes de puntos. 'iene )ue ser conectado a una computadora portátil a trav/s de una cone0ión U!A durante la operación.
Imagen . !so del escáner Noomeo.
#o ay necesidad de )ue los puntos tradicionales, objetivos u otros medios de posicionamiento espacial, todo se ace automáticamente sin )ue el usuario final tener )ue perder tiempo en la preparación del modelo. !egBn #oomeo, utilia complejos algoritmos para posicionarse en relación con el tema y cuenta con una precisión de asta = 655m. !i bien esto significa )ue no puede capturar bien como un detalle como la mayora de los escáneres de mano competitivos, todava significa )ue es adecuado para mucas aplicaciones de ingeniera inversa. $l volumen recomendado para objetos analiados es de 65 cm3 a 6 m 3. $sto lo sitBa en el e0tremo inferior de la escala para escáneres de mano, sin embargo #oomeo dice tambi/n la fle0ibilidad del dispositivo significa )ue puede ser utiliado para escanear pieas en el interior más grandes, como las alas de aviones, entre las tuberas au0iliares complejos, o en la parte superior de las altas estructuras. $l escáner viene con una aplicación de soft"are de ad)uisición de llamada #umi!oft. $sto permite sencilla limpiea de la nube de puntos, mallado automático y e0portación a 2!C99, &E<, D&; y formatos de !'*. Una erramienta de soft"are opcional, #umi!oft, ofrece una funcionalidad adicional, incluyendo punto de niebla y capacidades de importación de malla, y la modificación de malla, edición y limpiea de erramientas y %AF e0portación. ?4@
C,'*%*,'($ +) ' ($%'(, Dependiendo del tipo de escáner ay )ue considerar la geometra de la piea.
'ambi/n ay )ue tener muy en cuenta tambi/n las dimensiones de la misma. %tro factor )ue influye considerablemente y dependiendo del escáner es la
coloración de la piea. Una piea muy colorida tendrá mucas fallas la momento de tomar las fotografas.
C,, $( )(* ' ($%'(, Primeramente se realian las pruebas para ver como captura el escáner la superficie de la piea procurando observar la orientación más idónea. (ediante una cone0ión a un ordenador se va tomando las lecturas asta tener su
imagen digital completa. Cada lectura debe tener un modo má0imo de precisión de puntos de lectura. !e procede a acer un mallado con el soft"are empleado de la figura o imagen
digital. Una ve registrada la piea con los niveles precisos referidos se procede a la
impresión de la imagen digital con el uso de una impresora 3D. ?3@
!. PROCEDIMIENTO $legimos la piea, la cual va a ser escaneada.
Imagen ". #ie$a a ser escaneada.
2ctivamos el soft"are #umi!oft para )ue se puedan ir cargando las imágenes capturadas por el escáner.
Imagen %. &ctivación del so't(are Numi)o't.
Posicionamos la lu láser del escáner asta poder formar una v en la piea.
Imagen *. +ormación de una v para la toma de la 'otogra',a.
'omamos las fotografias asta poder completar la geometria de la piea. $s necesario ir visualiando la fotografias tomadas para ver puntos de falla e ir corrigiendo.
Imagen -. Toma de 'otogra',as.
Imagen 1. #ie$a 'otogra/ada.
Imagen 11. #ie$a digitali$ada.
Imagen 12. #ie$a digitali$ada.
;inalmente mandamos a imprimir usando una impresora
!I. CONCLUSIONES
3D.
$l prototipado es una operación dentro del proceso de mecaniado )ue nos permite interactuar un soft"are con una má)uinaerramienta. $l soft"are #umi!oft es una erramienta de dise1o para prototipado )ue realia principalmente sólidos en 3D, y )ue nos permite interactuar con el escáner #oomeo y la impresión o el mecaniado en una má)uinaerramienta. $s muy importante )ue posicionemos de manera adecuada la lu del escáner en la piea en una postura idónea para realiar la toma de las fotografas de la piea.
!II. RECOMENDACIONES Conocer previamente el uso y funcionamiento del escáner #oomeo %pti#um &' y el soft"are #umi!oft para su adecuado manejo. Usar pieas preferiblemente de color blanco, de esta manera la fotografa es más e0acta y no vamos a tener márgenes de error e0cesivos. Conocer previamente como se puede relacionar y cómo puede interactuar un soft"are con una má)uinaerramienta.
!III. ILIOGRAF=A ?6@ ttp88es."iGipedia.org8"iGi8$scánerH3D ?4@ ttp88""".develop3d.com8reverseengineering8noomeooptinum ?3@ PD; Dialnet$scaneado$n3DEPrototipadoDePieas2r)ueologicas4>4I6JK
