En el entorno de producción actual, la automatización, la calidad y la cantidad de información adquirida sobre el producto son factores esenciales para el éxito. Para lograr estos objetivos, muchas industrias confían en los escáneres 3D para capturar información precisa y detallada sobre sus productos en cada etapa de la producción.
Pero, ¿qué son los escáneres 3D, cómo funcionan y cómo pueden mejorar los procesos de producción? En este artículo, exploraremos estas preguntas utilizando ejemplos de escáneres 3D de SCANTECH, uno de los principales fabricantes de herramientas de escaneo 3D.
¿Qué es un escáner 3D?
Un escáner 3D, también conocido como máquina de medición óptica, es un dispositivo que puede capturar la forma y la geometría de objetos del mundo real y crear modelos 3D de ellos, convirtiendo los datos capturados en una malla triangular STL. Estos modelos digitales en 3D pueden utilizarse para diversos fines, como el control de calidad o el desarrollo de productos.
Las herramientas de escaneo 3D portátiles tienen muchas ventajas sobre otros tipos de máquinas de medición. Son más rápidos, versátiles y móviles que los métodos tradicionales. Pueden medir objetos sin tocarlos, lo que evita daños y deformaciones. También pueden recopilar una gran cantidad de datos en poco tiempo, lo que permite un análisis detallado de la forma y las características del objeto. Gracias a su portabilidad, se pueden transportar y utilizar fácilmente en diferentes lugares y entornos, incluso en lugares de difícil acceso o con vibraciones.
Un ejemplo de escáner 3D industrial compacto y portátil es SIMSCAN, que se distingue por su tamaño compacto y su rendimiento robusto. Pesa solo 0,5 kg y tiene un tamaño de 200 mm. Cabe en un estuche pequeño y puede conectarse a una computadora portátil, lo que facilita su transporte y uso en cualquier lugar. También puede realizar mediciones 3D precisas con una precisión de hasta 0,02 mm.
Un escáner láser 3D pequeño y ligero - SIMSCAN
Un escáner portátil 3D consta de un proyector y cámaras dispuestas en un ángulo fijo. Esto es esencial para producir datos fiables sobre el objeto que se está escaneando. El sistema se calibra a sí mismo observando una placa especial en diferentes posiciones, lo que le permite determinar los ángulos entre las cámaras, que pueden haber cambiado debido a la variación de temperatura o a los golpes.
Tipos de escáneres 3D
Hay dos tipos principales de herramientas de escaneo 3D, que difieren en la forma en que proyectan la luz sobre el objeto y capturan las imágenes resultantes.
- Escáneres 3D de luz estructurada
Los dispositivos de escaneo de luz estructurada utilizan un proyector LED para proyectar un patrón de líneas en el objeto, mientras que dos cámaras registran cómo las líneas se distorsionan por la forma del objeto. Algunas de estas herramientas de escaneo 3D deben montarse en un trípode o en un brazo robótico, y la medición se realiza de forma estática, lo que significa que ni el escáner 3D portátil ni el objeto pueden moverse durante cada escaneo. Esto puede limitar la movilidad y la flexibilidad del escáner 3D, especialmente cuando se miden objetos grandes o complejos o en entornos industriales donde puede haber vibraciones o interferencias.
Estos escáneres 3D tienen una amplia gama de aplicaciones en áreas no industriales, ya que son adecuados para escanear objetos medianos a grandes con características y colores ricos, como reliquias culturales, estatuas e incluso cuerpos humanos. Los datos que adquieren son de alta resolución y ricos en detalles.
El iReal2E de SCANTECH es un escáner 3D portátil que utiliza luz estructurada para capturar datos 3D de alta calidad de diversos objetos, desde humanos hasta objetos con texturas y colores. Es una herramienta profesional para ingenieros, diseñadores e investigadores 3D que necesitan crear modelos 3D para aplicaciones industriales, artísticas, médicas o del cuerpo humano.
Los escáneres 3D láser utilizan emisores láser para proyectar láseres en el objeto, mientras que dos cámaras graban los láseres reflejados para determinar posiciones en el espacio. La mayoría de estos escáneres 3D son portátiles y la medición se realiza de forma dinámica, lo que significa que el escáner 3D y el objeto pueden moverse continuamente durante la medición. Esto hace que el escáner 3D sea más móvil y adaptable, ya que puede medir objetos de cualquier tamaño o forma o en cualquier lugar o entorno. Al no ser sensibles a las interferencias, los escáneres láser 3D pueden adaptarse a diferentes condiciones de medición. Son adecuados para el escaneo 3D de piezas industriales como turbinas eólicas, carrocería en blanco de automóviles, equipos de energía hidroeléctrica.
Escaneo 3D de paletas guía de energía hidráulica mediante escáner láser portátil KSCAN
Los principios de funcionamiento del escáner 3D
Se utilizan puntos de referencia para crear una nube de puntos estable y precisa. Se trata de marcadores que se colocan sobre o alrededor del objeto, por ejemplo, en un marco o soporte de referencia, para que el sistema sepa cómo orientarse en el espacio y cómo posicionar los datos de medición en el sistema de coordenadas. Algunos sistemas, como el sistema de medición 3D óptico TrackScan-Sharp, utilizan un dispositivo de seguimiento externo, lo que hace posible la medición sin puntos de referencia y con alta precisión. Otros sistemas utilizan características geométricas o de color del objeto para combinar escaneos individuales.
Digitalizar el avión sin utilizar puntos de referencia
Procesamiento y análisis de datos 3D
El proceso de digitalización, o escaneo 3D, consiste en mover el cabezal de escaneo a lo largo de toda la geometría del objeto para que el sistema vea todas las superficies que se quiere analizar. Dado que hay muchos factores externos que pueden afectar a la precisión de un escáner 3D, como los cambios de temperatura, los golpes, las fuentes de luz externas, las propiedades de los materiales y los reflejos, alguna información sobre una misma superficie puede registrarse mediante múltiples puntos. Se trata de nubes de puntos sin procesar de todas las coordenadas capturadas por el sistema, que luego se poligonan, lo que significa que se optimizan y promedian automáticamente, dando como resultado una malla triangular STL uniforme y precisa que se puede utilizar para análisis posteriores, como el control de calidad o el desarrollo de productos
Malla triangular STL precisa
Malla triangular STL precisa con detalles
El escaneo 3D es una tecnología potente que puede mejorar los procesos de fabricación al proporcionar datos precisos, rápidos y completos sobre la geometría y las características de los objetos. También puede permitir nuevas posibilidades para la creatividad y la innovación al transformar objetos físicos en modelos digitales que pueden manipularse y modificarse de diversas maneras.
En la siguiente sección, exploraremos las aplicaciones de los escáneres 3D y qué beneficios pueden aportar a diseñadores, fabricantes y profesionales. (Continuará)
Si está interesado en elegir un escáner 3D, lea el artículo "5 cosas que debe saber al elegir escáneres 3D portátiles" para obtener más información.
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