La primera vez que alguien me mencionó una impresora 3D, me quedé asombrado. ¡Las posibilidades eran infinitas! Todo lo que necesitabas era emparejarlo con un escáner 3D y podías copiar cualquier objeto y hacer una copia. Escanee un automóvil de tamaño completo, reduzca su escala e imprima un modelo. ¡Lo mismo con una persona, un avión o un caballo! Estaba muy emocionado.
Los escáneres 3D utilizan sondas y sensores para determinar la posición de la superficie de un objeto. Las sondas pueden ser físicas o pueden ser luz láser o patrones de luz proyectada. El software interpreta las detecciones de distancia desde la sonda o el emisor hasta el objeto y calcula una nube de puntos que representan la superficie del objetivo. La fotogrametría funciona analizando una serie de fotografías desde diferentes ángulos de un objeto de destino y determinando la superficie del objeto.
Los escáneres y la fotogrametría han tardado bastantes años en llegar al punto en que pueden crear con precisión copias electrónicas de objetos, pero ahora es lo suficientemente bueno como para producir objetos pasables a precios razonables.
Estilos de escaneo 3D
Hay dos escuelas distintas de escaneo 3D. El primero es una familia de escáneres que utilizan algún tipo de sonda para juzgar la distancia desde el dispositivo hasta la superficie del objeto de destino. El segundo es tomar una serie de fotos de un objeto de destino como entrada y determinar a través del software la superficie del objeto como salida.
Triangulación láser
La triangulación láser utiliza una combinación de un emisor láser y un sensor láser. Funciona un poco como un radar. El láser se envía desde el dispositivo y rebota, dando una distancia exacta al objeto. Enviado suficientes veces, este método genera un conjunto de datos del objeto en función de la distancia desde el emisor.
Luz estructurada
La luz estructurada utiliza un patrón de luz que se proyecta sobre un objeto, como una cuadrícula cuadrada. La distorsión de la cuadrícula, debido a la superficie del objeto, proporciona información al sensor de luz. Esto da una buena aproximación de la superficie del objeto de destino.
Detección de contacto físico
Como sugiere el nombre, se utiliza una sonda para detectar la superficie del objeto y el dispositivo registra la ubicación. Algunos sistemas utilizan una serie de sondas, como una red de sensores con forma de cama de clavos, que se deformarán al objeto. La posición de las sondas se puede registrar para obtener una posición precisa de la superficie del objeto.
Fotogrametría
¡Estas son algunas matemáticas pesadas! Alguien descubrió que si toma suficientes fotos de un objeto, desde todo tipo de ángulos, puede usar las matemáticas para crear una representación precisa del objeto. Analiza la distorsión de la luz y la detección de bordes para unir las imágenes y obtener una comprensión tridimensional del objeto.
¿Qué resolución puede obtener de un escáner 3D?
Los escáneres de consumo pueden escanear con una densidad de puntos de alrededor de un punto por 0,1 mm. Eso es lo suficientemente bueno para la mayoría de los objetos del mundo. Por ejemplo, si usó un escáner de triangulación láser 3D en una estatua de tamaño completo, generaría una gran cantidad de datos, pero una nube de puntos razonablemente precisa. Ahora, si reduce ese objeto al 10% de su tamaño, su resolución sube efectivamente a 0,01 mm. Ahora tienes una buena densidad para un modelo a escala 1/10 de la estatua. ¡Convierta esto a un archivo STL y obtendrá un gran modelo!
Los escáneres comerciales de nivel de entrada o prosumidor pueden escanear a una densidad de nube de 0,05 mm, o más de cuatro veces la cantidad de datos. Obtendrá escaneos más precisos, pero también generará muchos más datos. El problema empeora con los escáneres profesionales. Pueden generar nubes de puntos a 0,025 mm. Eso puede ser más de 16 veces los datos del escaneo de 0,1 mm, pero las superficies se modelarán con mucha precisión y las texturas serán evidentes y mucho más detalladas.
¿Cuánto cuestan los escáneres 3D?
Puede comprar un escáner 3D láser de nivel de entrada para objetos pequeños. Aquí hay un ejemplo de SOL. Puede escanear con una densidad de puntos de 0,1 mm. Incluye una plataforma giratoria para rotar el objeto de modo que todos los lados del objeto se puedan escanear en secuencia. Incluye software que le permite exportar el modelo como un archivo STL u OBJ (y algunos otros formatos). https://amzn.to/2W3qTGK
Compare esto con el Peel2, un escáner de grado profesional que se puede usar como un dispositivo de mano. Puede escanear a una resolución de 0,025 mm y captará la textura y el color para brindarle un modelo 3D muy preciso. Su precio es dramáticamente más alto, pero no siempre está disponible. También se incluye software para exportar el modelo como archivo STL u OBJ.
Problemas con el escaneo 3D
El proceso de escaneo genera una nube de puntos que representan la superficie del objeto que se escanea. Los puntos perdidos pueden colarse en el proceso, proporcionando datos de superficie incorrectos para el objeto. Entonces, para muchos casos de uso, no solo tiene que escanear el objeto, sino que también debe llevar ese objeto a un software de diseño o escultura en 3D para limpiarlo.
Las ventajas son que comienza con una forma muy precisa del objeto, pero tendrá que limpiar los puntos errantes. Querrá suavizar las superficies para que coincidan con la realidad del objeto de destino y afinar los detalles finos que no se capturaron tan bien. No es tan simple como escanear y luego imprimir el dispositivo, al menos no para resultados de buena calidad. Requerirá mucho procesamiento posterior. Lo comparo con usar Photoshop en una foto para modificarla y obtener exactamente lo que desea antes de imprimirla.
Usando fotogrametría en casa
Para crear una malla de puntos y luego crear un archivo STL utilizable, necesitará algún software. Gran parte de este software aún se encuentra en la etapa experimental, por lo que no está tan pulido como probablemente esté acostumbrado para las aplicaciones domésticas. Algunos deberán descargarse de GitHub y compilarse antes de ejecutarse.
La ventaja es que tienden a ser compatibles con todos los tipos de computadoras populares que existen, y el software no está listo para el horario de máxima audiencia, por lo que es gratis mientras trabajan en él. Aquí hay una lista de cuatro softwares de fotogrametría gratuitos que están disponibles para Windows, Mac y Linux.
Recuerde, estos son, lo que yo llamaría, trabajos en progreso. Harán lo que necesites, pero debes abordarlos con la misma actitud que lo hiciste con tu impresora 3D: tendrás una curva de aprendizaje algo empinada y tendrás que experimentar hasta que obtengas el resultados que buscas. Ninguno de ellos es tan simple como presionar un botón y aparece el resultado.
Aún así, libre y poderoso son dos grandes atributos, por lo que vale la pena explorarlos. Tendrá que limpiar un poco el producto final para eliminar los puntos perdidos y suavizar las superficies planas, pero es magia en una lata, por lo que sé.
preguntas relacionadas
¿Puedes escanear en 3D con tu teléfono?
No puede escanear en 3D con un teléfono sin un dispositivo de escaneo conectado. Sin embargo, puede tomar una serie de fotografías de un objeto y usar un software de fotogrametría para ensamblar un modelo 3D del objeto. Cargas la serie de fotografías en el software de fotogrametría para que las interprete. El resultado es una nube de puntos que se puede usar para crear un archivo STL.
¿Cuánto cuestan los escáneres 3d?
El extremo inferior del espectro de escaneo 3D está disponible en internet.Com por alrededor de € 500.00 USD para un escáner de resolución de 0,1 mm. El precio sube dependiendo de la resolución del escaneo. Un escáner de resolución de 0,05 mm cuesta alrededor de € 1200,00 USD y un escáner de resolución de 0,025 mm cuesta más de € 7500,00 USD.