Escáner tridimensional
Un escáner tridimensional es un dispositivo que analiza los objetos o sus alrededores para recopilar información precisa sobre la forma y, posiblemente, la apariencia (color, textura) de los mismos. Los datos recogidos se pueden utilizar para construir la síntesis de imágenes tridimensionales (objetos digitales) para diversos fines. Estos dispositivos son ampliamente utilizados por la industria del entretenimiento para películas o videojuegos. Imágenes en 3D digital de los objetos escaneados también se utilizan para el diseño industrial, diseño de prótesis, ingeniería inversa, para el control de calidad (depósito digital) o la documentación de los bienes culturales.
Varias tecnologías se pueden utilizar en el objeto escanear imágenes en 3D; cada uno tiene sus limitaciones, beneficios y costos. Algunos tipos de objetos son, sin embargo difíciles de analizar, por ejemplo, los dispositivos que utilizan tecnologías ópticas se encuentran con muchas dificultades con los objetos brillantes, brillantes o transparentes.
Sin embargo, existen métodos para escanear objetos brillantes, por ejemplo, cubriéndolos con una fina capa de polvo blanco, que permitirá que más fotones reflejen y alcancen el escáner óptico. Los escáneres láser pueden enviar miles de millones de fotones hacia un objeto y, a cambio recibirá un pequeño porcentaje de estos fotones ópticos que utiliza. La reflectividad de un objeto en el visible se basa en el color del objeto es el albedo. Una superficie blanca reflejará una gran cantidad de luz de fondo y una superficie de negro reflejará sólo una pequeña cantidad. Los objetos transparentes como el cristal sólo refractar la luz y dar información falsa en las tres dimensiones.
Principio del escáner tridimensional
Un escáner 3D mide típicamente el posicionamiento de un punto de muestreo en un sistema de coordenadas – una nube de puntos – la superficie de un objeto y luego extrapolar la forma de su distribución: este método se llama reconstrucción 3D . Si se analiza el color de cada punto, de modo que la superficie puede ser reconstruida.
Analogías entre una cámara y un escáner 3D. Ambos tienen un campo de visión y no se puede ver lo que está oculto, las dos tecnologías es óptico. Si la primera captura colores de las superficies en su campo, la otra medición de su posición relativa con respecto a una muestra de puntos de las superficies.
La imagen generada se basa en una serie de datos que constan de las coordenadas de los puntos de muestra cada uno de posicionamiento relativos al escáner 3D. Si se utiliza un sistema de coordenadas esféricas y el escáner es el origen, cada punto puede entonces ser identificado por coordenadas (r, ?, ?). r es la distancia del escáner desarrollado. ? y ? son los ángulos entre la línea desde el origen hasta el punto analizaron dos planos que pasan por el origen, uno horizontal y otro vertical. Estas coordenadas esféricas utilizan para estar en el espacio de cada uno de los puntos del escáner, y el trabajo preliminar necesario para la modelación numérica de imagen tridimensional del objeto.
Normalmente, los datos (coordenadas de puntos) obtenidos con una sola pasada no son suficientes para modelar completamente un sujeto. El trabajo debe ser hecho muchas veces, incluso cientos de veces, desde distintos puntos de vista. Todos los datos recogidos deben ser reinterpretados y ubicados en una sola, las coordenadas del sistema consolidados. El proceso, usando varias medidas antes de ser reinterpretado a la modelización se sabe que (en) de tuberías de escaneo 3D.
Escaner tridimensional: Técnicas de recolección de datos
Escáneres 3D se dividen en dos categorías: las que requieren contacto con el sujeto y otros. Indocumentados Los contactos también se pueden subdividir en dos categorías principales, los activos y pasivos escáneres. Ellos mismos se dividen en muchas subcategorías en su principio tecnológico.
Escáner con Contacto
El contacto con los escáneres 3D sondea el tema a través del contacto físico y buena precisión. Sin embargo, su uso puede extenderse a todos los tipos de exploración. De hecho, su propio principio, basado en el contacto físico, puede destruir o alterar objetos frágiles. Ellos están en riesgo de uso en un solo artículo o de valor, como, objetos históricos. Otra desventaja de esta tecnología es su relativa lentitud informes por otros métodos. El lento movimiento del brazo sobre el que se monta la sonda que las medidas se llevan a cabo a una frecuencia baja, aproximadamente 0,1 kHz. En comparación, un sistema que utiliza un escáner óptico realiza sus mediciones de entre 10 y 500 kilohercios. Este tipo de escáner se utiliza en la industria de su exactitud. En la industria de ingeniería, por ejemplo, máquinas de medición de coordenadas. Otro ejemplo, en la industria del cine de animación, modelos esculpidos en arcilla son luego escanea en tres dimensiones.
Desplazamiento de fase Scanner
Otra tecnología utilizada en los escáneres láser para medir distancias es la «medición de desplazamiento de fase.» El escáner emite un rayo láser que, en contacto con el objeto, es reflejada de vuelta al escáner láser. La longitud de onda de emisión del láser varía según el proveedor. El escáner de espejo devuelve el haz de láser verticalmente para el mismo objeto. El ángulo vertical se codifica junto con la medición de distancia.
El escáner láser gira 360 ° sobre sí mismo horizontalmente. El ángulo horizontal se calcula de forma simultánea con la medición de la distancia. La distancia y el ángulo vertical y horizontal dan una coordenada polar (?, ?, ?) que se convierte en una de coordenadas cartesianas (x, y, z). Algunos escáneres utilizan la tecnología de medición por láser del desplazamiento de fase para medir la distancia a una superficie. El dispositivo proyecta un haz de infrarrojos láser vuelve al escáner reflexivo. Se calcula la distancia al milímetro más cercano al analizar el desplazamiento de fase entre el haz transmitido y el haz recibido. El haz de láser en una onda sinusoidal conocido es dispersada por una fuente de láser. Esta es la «luz emitida». Una parte del haz de láser se refleja desde el objetivo a la fuente. Esto se llama «retorno de la luz». La fase del «retorno de luz» se compara a la de la luz emitida conocida para determinar la «historia de la luz emitida». La diferencia entre los dos picos se denomina «cambio de fase». El desplazamiento de fase obtenida es 2? x la modulación de frecuencia x tiempo de vuelo. Los escáneres de desplazamiento de fase son generalmente más rápido y más preciso que los escáneres láser 3D de tiempo de vuelo, pero tienen un rango menor.
Escáner por triangulación
Principio de un detector usando triangulación láser. Se muestran dos posiciones del objeto.
El escáner de triangulación láser es un escáner activo que también utiliza luz láser para investigar su entorno. Avanzó sobre el tema con un paquete como el tiempo de vuelo y utiliza una cámara para localizar el punto. Dependiendo de la distancia a una superficie, el punto aparece en una ubicación diferente en el campo de visión de la cámara. Esta técnica se denomina triangulación porque el punto de láser, la cámara y el emisor láser forman un triángulo. La longitud de un lado del triángulo, se conoce la distancia entre la cámara y el transmisor láser. También se conoce el ángulo del lado transmisor láser. El ángulo de la cara de la cámara se puede determinar observando la localización del punto de láser en el campo de visión de la cámara. Estos tres datos determinan la forma y las dimensiones del triángulo y dan la posición del punto láser. En la mayoría de los casos, una raya de láser, en lugar de un punto, escanea el objeto de acelerar el proceso de adquisición. El Consejo de Investigación Nacional de Canadá fue uno de los primeros institutos para desarrollar una tecnología de escáner basado en triangulación en 1978.