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¿Cómo funciona un escáner 3D?

En los últimos tiempos se habla mucho de los beneficios del escáner 3DPero la pregunta es, ¿cómo funciona realmente un escáner 3D?

Sin duda alguna, esta tecnología no destructiva es capaz de capturar digitalmente los objetos físicos utilizando una línea de luz láser.

En este post, vamos a dar respuesta a esta pregunta profundizando en la forma de capturar el tamaño y forma exacta de los objetos físicos.

La impresión en 3D se puede aplicar en la fase de prototipo de diferentes formas. Lo más habitual, es reducir el número de ciclos de diseño del prototipo con la captura de la geometría y color de un objeto real para procesar uno virtual usando un programa informático.

Pero antes de saber cómo funciona un escáner 3D, vamos a explicar qué es y para qué sirve este escáner.

¿Qué es y para qué sirve un escáner 3D?

Un escáner 3D se trata de un dispositivo que tiene la capacidad de analizar un objeto o una escena para reunir datos sobre su forma y, ocasionalmente, su color. Con la información obtenida se puede pasar a construir modelos digitales tridimensionales utilizados en una amplia variedad de aplicaciones. 

En pocas palabras, se puede decir que funciona proyectando un punto láser sobre un objeto del que obtiene información.

Al principio, sus aplicaciones se relegaban exclusivamente al ámbito industrial. Hoy en día, gracias a sus avances e innovaciones, se utiliza en actividades como arquitectura, ingeniería, arqueología y entretenimiento, entre otras. 

El escáner 3D ha encontrado una aplicación insustituible en el control dimensional de la fabricación de componentes que requieren una serie de requisitos muy marcados. Las piezas se escanean y la nube de puntos se compara con el modelo teórico, permitiendo un control muy detallado sobre la producción. 

También se puede utilizar para escalar diseños a partir de modelos creados a mano.

Ventajas e inconvenientes del escáner 3D

El uso de la actual tecnología 3D es bastante amplio en estos tiempos. Cada vez son más los sectores que la incluyen en su funcionamiento y los resultados cada vez son más eficientes. 

Esta tecnología permite su aplicación en proyectos de documentación, monitorización en el patrimonio, levantamientos topográficos, para usos en minas y subterráneos, erosión del suelo, subestaciones eléctricas, plantas industriales, etc. A través del uso de medidas taquimétricas se pueden escanear los puntos del objeto a medir.

Entre las principales ventajas y beneficios destacamos:

  • Versatilidad. Supone una revolución para la manufactura de productos. Una sola impresora 3D es capaz de recrear infinidad de productos diferentes.
  • Flexibilidad y prototipado rápido. El único límite al que se enfrenta la tecnología 3D es a la imaginación de los usuarios para representar sus ideas. Permite crear prototipos de una amplia variedad de productos con facilidad.
  • Reducción de costes. Los costes son mínimos tanto en el proceso de producción como en el de transporte. 
  • Personalización. Es una de las principales ventajas, ya que permite crear tus propios diseños y productos de forma exclusiva. 
  • Nueva industria y sector. Con el tiempo y cuando su uso esté implementado en todos los sectores, creará nuevos puestos de trabajo y nuevas formas de negocio.
  • Aplicaciones aún por descubrir. En el campo de la medicina, sobre todo, se encuentran impresionantes aplicaciones como la creación de prótesis o la impresión de tejidos orgánicos.

Sin duda alguna, los escáneres en 3D ofrecen la posibilidad de trabajar en entornos diversos y condiciones atmosféricas que pueden ser adversas.

Como todo, la aparición del 3D también conlleva algunos inconvenientes. Aquí destacamos tres de los principales:

  • Disminución de los puestos de trabajo. La elaboración de los productos y la reducción de la maquinaria puede conllevar un descenso en el número de puestos de trabajo en la manufactura. 
  • Vulneración de los derechos de autor. La réplica de objetos con copyright será difícil de controlar puesto que los escáneres 3D permiten recrear cualquier tipo de objeto.
  • Usos malintencionados. Los escáneres permiten crear todo tipo de objetos y productos que se puedan imaginar, por lo que puede existir el peligro de crear objetos tales como armas de fuego.

¿Cómo funciona un escáner 3D?

Tal como hemos explicado anteriormente, el propósito del escaneo 3D es crear una nube de puntos para extrapolar un objeto. Saber cómo funciona un escáner 3D es muy útil para ciertas empresas que quieran realizar prototipos a un coste asequible. Para clínicas dentales o médicas es ideal para hacer un mock-up dental o una prótesis de carácter médico.

A continuación ofrecemos los pasos de cómo es el comportamiento o proceso de escaneo 3D:

  • Mediante un haz de luz, el escáner es capaz de calcular la distancia desde el punto emisor hasta un punto de un objeto situado al alcance de su trayectoria.
  • A través de uno o varios espejos giratorios, el escáner incide en los puntos existentes dentro de una zona del espacio, proporcionando información sobre la distancia existente entre estos puntos.
  • La nube de puntos generada también contiene información sobre la distancia entre sí que guardan los distintos puntos del objeto. 
  • En función de la distancia al objeto, la precisión deseada y el objeto en cuestión, se suelen necesitar varias tomas.
  • Para producir un modelo 3D, se necesita de aplicaciones software que permitan orientar todas estas tomas.

cómo funciona un escáner 3D

Tipos de escáner 3D

En función de si existe o no contacto con el objeto, existen dos tipos principales de escáneres 3D: escáneres con contacto y escáneres sin contacto. Estos últimos, a su vez, se dividen en escáneres activos y escáneres pasivos. Cada uno de los tipos engloba una clase de tecnología diferente.

  • Escáner 3D con contacto

Este tipo de escáner 3D cuenta con un palpador que va recorriendo toda la pieza a la vez que va capturando la geometría de la misma. También se puede dar el caso en el que el palpador solamente toque diferentes puntos clave del objeto, consiguiendo las coordenadas XYZ. 

En la actualidad, este tipo de escáner está prácticamente en desuso si se quiere crear objetos artísticos, históricos o de valor. La razón es que el palpador puede llegar a dañar la superficie de la pieza. 

Donde sí se siguen utilizando bastante es para el control dimensional en fabricación, debido a su elevada precisión.

  • Escáner 3D sin contacto

Dentro de los escáneres 3D sin contacto se pueden encontrar dos variables: escáneres activos y escáneres pasivos. 

Los escáneres 3D activos son los que emiten un tipo de señal y analizan su retorno para capturar la geometría de un objeto o una escena. Para ello utiliza radiaciones electromagnéticas o ultrasonidos. En función del principio de medición los hay por triangulación, luz estructurada, tiempo de vuelo y diferencia de fase y luz modulada. 

  • Triangulación. Se hace incidir un haz de luz láser sobre el objeto y con una cámara colocada en otro lugar se determina la ubicación del punto de impacto del láser.
  • Luz estructurada. Proyecta un patrón de luz unidimensional, como una línea recta, o bidimensional como una cuadrícula en el objeto. Sus sensores analizan la deformación del patrón producida por la geometría y una cámara mira su forma y calcula la distancia.
  • Tiempo de vuelo. Emite un pulso de luz o ultrasonido y mide el tiempo de ida y vuelta de este, determinando así la distancia que existe a cada punto de la escena.
  • Diferencia de fase. Mide la diferencia de fase entre la luz emitida y la recibida para estimar la distancia que existe al objeto en cuestión. 
  • Luz modulada. Emite una luz continuamente cambiante sobre el objeto. Una cámara detecta la luz reflejada y la cantidad que el patrón de luz cambia para determinar la distancia.

Por su parte, los escáneres 3D pasivos no emiten ninguna clase de radiación por sí mismos. En su lugar, se fía de la detección de la radiación reflejada del ambiente. La mayoría de escáneres 3D de este tipo pueden detectar la luz visible porque es una radiación ya disponible en el entorno. 

El coste de estos escáneres 3D suelen ser muy reducido, ya que la mayoría de ellos no necesitan un hardware particular.

En resumen, un escáner 3D es una tecnología muy precisa y llena de ventajas que nos permite reunir los datos sobre su forma y color para construir un modelo digital tridimensional. Ahora que ya sabes cómo funciona un escáner 3D, es momento de dejar volar tu imaginación y conseguir los mejores diseños.

En el caso de que no se cuente con acceso a un escáner 3D, se puede hacer uso de un servicio de impresión 3D y obtener los mismos resultados.

By | 2021-03-11T05:40:37-06:00 noviembre 3rd, 2020|3d|0 Comments