Escáner láser 3D o escáner de luz estructurada: ¿cuál elegir?

En la impresión 3D, muy a menudo los escáneres 3D son un paso esencial para facilitar el modelado de un objeto. Hacen posible la recopilación de datos sobre la forma y a veces, dependiendo del escáner 3D, sobre el aspecto (por ejemplo, los colores). Por lo tanto, el escaneo 3D mejora el proceso de diseño, acelera y reduce los errores en la recopilación de datos y permite ahorrar tiempo y dinero. El escaneo 3D puede basarse en diferentes tecnologías, cada una con sus propias ventajas y limitaciones. En este artículo exploramos las dos principales tecnologías empleadas para el escaneo 3D para la impresión 3D, a saber, la triangulación láser y la luz estructurada. ¿Qué diferencia hay entre un escáner láser 3D y un escáner de luz estructurada? ¿Cuál elegir para sus proyectos?

Escáner láser 3D: tecnología, ventajas y limitaciones

Los escáneres láser se basan en la triangulación trigonométrica para adquirir de manera precisa una silueta 3D en forma de millones de puntos. Más precisamente, funcionan proyectando un punto o una línea láser sobre un objeto y luego adquiriendo su reflejo con sensores especiales. Dado que los sensores están colocados a una distancia conocida de la fuente del láser, es posible realizar mediciones precisas de los puntos calculando el ángulo de reflexión de la luz láser. Conociendo la distancia entre el escáner y el objeto, el hardware de escaneo puede mapear la superficie del objeto y registrar un escaneo 3D.

Este método se llama triangulación porque el punto (o línea) láser, el sensor y el emisor láser forman un triángulo como se ilustra en la imagen de abajo. Hay numerosos tipos de escáneres láser en el mercado entre los que elegir: dispositivos portátiles, de sobremesa o profesionales/industriales. El elemento clave es que funcionan a corto alcance.

Las ventajas de la tecnología de triangulación láser son su resolución y precisión. Hablando de precisión, nos referimos al orden de las decenas de micrómetros. También es posible comprar un escáner láser 3D a un precio muy razonable, dado que su diseño puede ser bastante sencillo.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que las propiedades de la superficie que se va a someter a escaneo influyen en el proceso de escaneo mismo. Por tanto, las superficies muy brillantes o transparentes pueden resultar bastante problemáticas para esta tecnología.

El Matter & Form V2 (a la izquierda) es un escáner láser 3D de sobremesa, a la venta por $749. El Go!SCAN SPARK (a la derecha) de Creaform es un escáner láser 3D portátil profesional con un precio inicial que ronda los $30.000.

Escáner de luz estructurada: tecnología, ventajas y limitaciones

Hoy en día, numerosos escáneres 3D portátiles para la impresión 3D emplean la tecnología de luz estructurada. Dicha tecnología emplea a su vez la triangulación trigonométrica, pero funciona proyectando un patrón luminoso sobre el objeto que se va a someter a escaneo y no una línea (o un punto) láser. El patrón es proyectado sobre el objeto utilizando un proyector LCD u otra fuente de luz estable. Uno o más sensores (o cámaras de vídeo), ligeramente desfasados respecto al proyector, observan la forma del patrón luminoso y calculan la distancia de cada punto en el campo de visión. La luz estructurada empleada en el proceso de escaneo puede ser blanca o azul y el patrón de luz suele estar compuesto por una serie de rayas, pero también puede estar compuesto por una matriz de puntos u otras formas. Este tipo de dispositivo, igual que el escáner láser, funciona a corto alcance y puede ser utilizado a mano o montado en un trípode.

La ventaja de la tecnología de luz estructurada es la rapidez de los escaneos. Un escaneo puede ser adquirido en unos 2 segundos y el área de escaneo también es bastante amplia. Igual que los escáneres láser, los de luz estructurada son extremadamente precisos y ofrecen una elevada resolución.

Uno de los inconvenientes de este tipo de escáner es que es sensible a las condiciones de iluminación de un entorno determinado. Este factor influye menos en los escáneres láser. Por ejemplo, trabajar al aire libre sería extremadamente difícil.

El Structured Light Pro S3 (a la izquierda) de HP es un dispositivo montado en trípode, a la venta por unos $4.390 (3.930 €). El EinScan Pro 2X (arriba) de Shining3D es un dispositivo profesional portátil de luz estructurada que cuesta unos $6,899 y el Scanner 2.0 (abajo) de XYZprinting es un dispositivo portátil para principiantes de $256 (226 €).

Otras tecnologías

En el caso de las dos tecnologías descritas arriba, están pensadas para el escaneo 3D a corto alcance. Si necesita realizar el escaneo de un objeto a larga distancia, tendrá que optar por otras soluciones. Mencionaremos otras dos tecnologías indicadas para el escaneo 3D a media y larga distancia.

Escaneo 3D con tecnología de luz estructurada

Los escáneres 3D de tiempo de vuelo (T.o.F., Time of Flight) emplean la tecnología láser de impulsos. Al igual que los escáneres láser, emplean el láser para realizar un escaneo preciso de un objeto 3D, pero la tecnología funciona de manera totalmente diferente. Conociendo perfectamente la velocidad de la luz láser, el sistema mide el tiempo empleado por el propio láser en alcanzar un objeto y ser reflejado de vuelta a su sensor.

Otro tipo de escáner 3D de tiempo de vuelo emplea sistemas de diferencia de fase. Esta técnica funciona como la tecnología láser de impulsos, pero también modula la potencia del rayo láser. El escáner compara la fase enviada por el láser y la que retorna al sensor. Esto le permite ser más preciso que un escáner 3D láser de impulsos, pero no tan flexible para el escaneo a larga distancia. Indudablemente, los escáneres 3D time-of-flight no son tan precisos como los escáneres láser o de luz estructurada, pero si desea realizar el escaneo de un objeto de grandes dimensiones, como por ejemplo un edificio, la tecnología que empleará con mayor probabilidad es precisamente esta.

Escaneo 3D realizado empleando la tecnología de triangulación láser

Fuente: 3dnatives.com