Escaneado 3D 101: Cómo elegir el mejor escáner 3D para su aplicación e industria

En el panorama digital actual, la tecnología de escaneado 3D se ha convertido en una herramienta esencial para sectores que van desde la fabricación y la atención sanitaria hasta la conservación cultural y la realidad virtual. Gracias a su capacidad para capturar datos geométricos detallados, la digitalización 3D acelera los flujos de trabajo, mejora la precisión e impulsa operaciones más inteligentes. Sin embargo, elegir el escáner 3D adecuado puede resultar desalentador, dadas las numerosas opciones disponibles. Esta guía explica los aspectos clave de la tecnología de escaneado 3D, sus aplicaciones y los factores cruciales que hay que tener en cuenta, para ayudarle a tomar una decisión informada y adaptada a sus necesidades.

1. Introducción al escaneado 3D: Tecnología, herramientas y aplicaciones

1.1 ¿Qué es la digitalización 3D?

El escaneado 3D es una tecnología sin contacto que captura los datos geométricos de un objeto para crear un modelo digital preciso . Utiliza luzestructurada o rayos láser para escanear la superficie del objeto. Al mismo tiempo, unos sensores reciben las señales reflejadas y calculan la posición precisa de cada punto de la superficie. A continuación, estos datos se convierten en un modelo 3D que puede utilizarse para diversas aplicaciones, como la inspección, el diseño y la producción.

Escaneado 3D con el escáner láser 3D FreeScan Combo

1.2 Tecnologías comunes de escaneado 3D

Las diferentes tecnologías de escaneado 3D se adaptan a distintas aplicaciones. Basándose en diferentes principios de funcionamiento, las tecnologías de escaneado 3D pueden clasificarse de la siguiente manera:

1.2.1 Líneas láser

El escaneado de líneas láser funciona basándose en la triangulación. Los rayos láser se proyectan comolíneas a través de la superficie del objeto y los sensores capturan el láser reflejado para medir la deformación. Utilizando ángulos y distancias conocidos, el dispositivo construye un modelo 3D detallado. Los escáneres de líneas láser son ideales para la inspección industrial, ya que manejan superficies oscuras o reflectantes con facilidad. Suelen ofrecer precisión de grado metrológicopara aplicaciones de control de calidad.

Escaneado láser 3D

1.2.2 Patrón de franjas

Un proyector proyecta patrones de franjas prediseñados sobre la superficie del objeto. Las cámaras captan la deformación de estos patrones y el análisis de estas distorsiones revela la forma tridimensional del objeto. Este tipo de escáner es adecuado principalmente para objetos de tamaño pequeño o mediano. Destaca en la captura de objetos con características complejas y detalladas. Sin embargo, en entornos con mucha luz ambiental, los patrones de luz proyectados pueden verse alterados, lo que afecta a los resultados de la exploración. Estos escáneres son especialmente adecuados para el diseño y la inspección de componentes de precisión.

Patrón de franjas

1.2.3 Patrónde moteado

Speckle es una técnica de medición 3D basada en patrones de puntos aleatorios. Un proyector proyecta un patrón de puntos aleatorios sobre la superficie del objeto. A continuación, varias cámaras capturan la deformación del patrón de puntos. Las coordenadas 3D se calculan utilizando principios de estereovisión. La exploración de moteado incluye la tecnología de moteado infrarrojo, se caracteriza por una gran adaptabilidad a la luz ambiental, no requiere marcadores de objetivo y puede funcionar sin luz visible, lo que proporciona una experiencia de exploración muy cómoda. Los escáneres que utilizan estas tecnologías son muy adecuados para el patrimonio artístico y cultural, la educación y la investigación, y la RV/AR.

Patrón de moteado

1.2.4 Fotogrametría

La fotogrametría utiliza múltiples imágenes 2D tomadas desde distintos ángulos. Algoritmos informáticos analizan las diferencias entre estas imágenes para reconstruir un modelo 3D del objeto. La tecnología fotogramétrica se basa en imágenes de alta resolución y potentes algoritmos informáticos. Esta tecnología es la mejor paramodelar objetos a gran escala.

Fotogrametría

Los innovadores escáneres 3D del mercado integran múltiples tecnologías, como las líneas láser combinadas con la fotogrametría. Los usuarios pueden seleccionar la tecnología que mejor se adapte a sus escenarios de aplicación para capturar datos 3D de objetos.

2. Elegir el escáner 3D adecuado para su aplicación e industria

Al seleccionar un escáner 3D,es esencial alinearlo con las necesidades desu industria. Las siguientes secciones destacan las consideraciones clave para diferentes aplicaciones.

2.1 Control decalidad industrial

El escaneado 3D se utiliza ampliamente en sectores de control de calidad industrial como la industria pesada, la aviación civil, la automoción, el petróleo y el gas, etc. Estos campos requieren mediciones de alta precisión y escáneres 3D duraderos y adaptables a condiciones ambientales adversas.

• Industria pesada y aviación civil: En estos sectores, es habitual escanear en 3D grandes estructuras para inspeccionar la distribución de tensiones, la calidad de las soldaduras y el desgaste de las superficies. Los escáneres deben capturar geometrías complejas y grandes áreas manteniendo una alta precisión.
  

Escaneado 3D de una fresa

Los datos escaneados (izquierda) y las mediciones de la tolerancia de mecanizado (derecha)

• Industria del automóvil: El escaneado 3D en el sector de la automoción garantiza la precisión dimensional y de montaje de las piezas de los vehículos. Los escáneres para estas aplicaciones deben cumplir las normas de fabricación.

Escaneado 3D de bastidores de automóviles con FreeScan Trio

• Petróleo y gas: En la industria del petróleo y el gas, la digitalización 3D se utiliza para la inspección sin contacto de tuberías, recipientes a presión y otros equipos críticos. Para garantizar un rendimiento preciso, los escáneres deben ser resistentes y capaces de funcionar en condiciones ambientales extremas.

Uso de FreeScan UE para escanear una sección de tubería corroída

Datos 3D sobre la corrosión de la tubería

Principales características del escaneado 3D para el control de calidad industrial:

• Precisión de grado metrológico (5 ~ 50 µm): La precisión de grado metrológico es esencial para inspeccionar la mayoría de las piezas industriales, como piezas mecanizadas, cordones de soldadura y análisis de desgaste. Los escáneres 3D deben cumplir las normas de precisión más exigentes, a menudo con la certificación VDI/VDE 2634, para garantizar la trazabilidad de las mediciones.

*Para obtener información más detallada sobre las normas de precisión y las técnicas de calibración para garantizar la precisión, consulte Garantizar la precisión en la exploración 3D: Técnicas de calibración y estándares de precisión en SHINING 3D.

• Gran alcance de escaneado: En el caso de grandes estructuras industriales, como álabes de turbinas o maquinaria industrial, los escáneres deben adaptarse a grandes áreas, ofreciendo un campo de visión completo y manteniendo al mismo tiempo una gran precisión.
• Gran adaptabilidad al entorno: Los entornos industriales a menudo presentan entornos duros con temperaturas extremas, vibraciones o polvo. Los escáneres 3D deben ser lo suficientemente resistentes como para funcionar con precisión en estos entornos, por lo que los escáneres 3D portátiles e inalámbricos se utilizan habitualmente en estos entornos.
• Alta resolución: La alta resolución es fundamental para el control de calidad industrial, ya que permite la inspección precisa de componentes intrincados y la detección de defectos minúsculos. Muchas aplicaciones industriales, como la aeroespacial o la automoción, implican piezas con geometrías complejas o tolerancias estrictas en las que incluso pequeñas imperfecciones pueden afectar al rendimiento o la seguridad. El escaneado 3D de alta resolución garantiza que los detalles más finos de la superficie, como pequeñas grietas y bordes afilados, se capturen con precisión en el modelo 3D. Al ofrecer representaciones muy detalladas y precisas, los escáneres de alta resolución permiten a los ingenieros realizar análisis exhaustivos e identificar los problemas con antelación.