TDR Escàner 3D

TDR: Escàner 3D
Alumnes: Miquel Parra, Alejandro Parra i Pol Galea
Tutor/a: Josep Dalmau
Centre: IES Torre del Palau
Localitat: Terrassa, Barcelona
Any: 2014-2015
Mitjançant un sensor Kinect

Índex
1. Objectius i agraïments
2. Presentació
3. Introducció Històrica
4. Conceptes i característiques
5. Escàner 3D utilitzant Kinect
6. Part pràctica: escaneig d’objectes
7. Muntatge de suport per a l’escaneig per al Kinect
8. Conclusions
9. Webgrafia

1. Objectius i agraïments
 Objectius
• Obtenir un model tridimensional a
partir d’un escaneig.
• Realitzar assajos amb diferents
cossos.
• Manipular i interpretar diferents
programes d’escaneig.
• Aprofundir en el funcionament i en
la història de l’escàner 3D.
 Agraïments
• A Josep Dalmau per supervisar el nostre TDR i
el préstec del sensor Kinect.
• A Indústries Morat pel subministrament de
peces i pel programa SolidWorks.
• Empresa 3DSystems.
• Pablo Vicente Legazpi (pel programa
PhotoModeler).

El nostre treball de recerca consisteix bàsicament en la recerca d’informació
relacionada amb el món d’escaneig 3D.
Al llarg d’aquest treball també relacionarem les diferents utilitats d’un escàner.
Una de les principals motivacions per a realitzar aquest treball, és degut a que
l’escaneig 3D és una tecnologia emergent de caràcter innovador i amb diverses
aplicacions útils a la vida quotidiana.
2. Presentació

3. Introducció històrica
 Dispositiu recent creat fa uns 50 anys
 Primer escàner 3D va ser creat l’any 1960.
Llum artificial inadequada, inestables, poca nitidesa.
 L’any 1985, els escàners van començar a introduir suports fixes,
i llum blanca.
 A patir de la estereolitografia i la impressió 3D apareixen els
primers escàners 3D moderns.
 2012 inici en la investigació d’escàners 3D en el món quotidià. HandyScan
 Innovador.
 Constant procés de millora.
 Diferents models d'escàner 3D

 Actualment Google ha presentat el seu projecte
Tango.
 Només hi han dos prototips, un "smartphone"
i un "tablet“ + acord amb LG.
 Escàner 3D adaptat a un “tablet” (Structures
Sensor).
Structures Sensor
Escaneig mitjançant Tango
 Creació entorns 3D mitjançant "smartphones".
 Plataforma sobre Android.
3. Introducció històrica

4.1 Què és? Cóm funciona? Avantatges i desavantatges
 Aparell que captura la forma i característiques d’un a partir d'un software
específic. Ex: ultrasons amb el sonar.
 Parts del procés de escaneig:

4.1 Què és? Cóm funciona? Avantatges i desavantatges
Reconstrucció per punts d'una figura format per
triangles

 De contacte
 Analitza objectes a partir del
contacte físic d'una punta d’acer o
de safir.
 Sensors incorporat a l’interior de
l’escàner.
 Inconvenients:
• Deteriorament dels objectes
• Lent a l’hora d’escanejar
 Podem distingir dos models d’escàners predominants: de contacte i sense contacte.
Escàner 3D de contacte
4.2 Tipus d’escàners 3D

 Sense contacte
 Crea el model a partir d’un làser o
capturant una sèrie d’imatges.
 Sistema de coordenades esfèriques.
 Més imatges més precisió.
 Trobem dues grans categories: actius i
passius.
Escàner làser sense contacte
1. Actius
 Ones electromagnètiques.
 Construcció d’ una maqueta digital tridimensional.
 Trobem els següents tipus: “Time of light”, escàner per
triangulació, diferència de fase...

 "Time of flight”
 Un dels escàners més comuns.
 Mesura el temps que triga la llum en incidir en
l’escàner i tornar.
 Com més precís sigui el *distanciòmetre més
precisa serà la figura 3D.
 Precisió pico-mètrica.
 Per triangulació
 Es basa en l’emissió d’un làser.
 L’emissor làser i el sensor, forma un triangle.
 El làser rebota i és captar pel sensor.
 Obtenció de la figura a partir de càlculs
matemàtics.
 Més precisió en espai petits.

Escàner làser a partir de triangulació

Càmera amb funció de gravació 3D
 Passius
 No fan servir cap tipus de radiació artificial radiació del medi ambient.
 Detecten la llum visible, i alguns rajos infrarojos.
 Es caracteritzen per ser molt barats.
 Estereoscòpics
 Col·locació de dues càmeres de
vídeo molt juntes .
 Anàlisi de les diferencies entre
les dues càmeres.
 Visió estereoscòpica humana.
 Silueta
 Capturen diferents fotografies
de l’objecte, i fan la
reconstrucció a partir
d’aquestes.
 Alt contrast entre el fons i
l’objecte.

Per contacte Sense contacte
Actius Passius
"Time of flight”
Escàner per triangulació
Diferència de fase
Holografia conoscòpica
La llum estructurada
La llum modulada
Estereoscòpics
Silueta
Fig. Escàner de diferencia de fase

4.3.1 Topogràfiques
Obtenció d'un model digital tridimensional
d'un túnel a partir d'un escaneig topogràfic
Resultat topogràfic digital realitzat per un escàner 3D
4.3 Aplicacions
 Avantatges
 Llunyania
 Estalvi econòmic
 Creació d'esbossos digitals
 Funcions importants
 Qualitats principals
 Catàstrofes naturals

Home realitzant un escaneig 3D d'unes
restes arqueològiques
 Per què un escàner 3D
 Treball post-escaneig
 Mètode, procediment i
registre de dades
 Característiques de l'escàner
 Exemples
4.3 Aplicacions
4.3.1 Arqueològiques

Escaneig 3D d'un peu humà
4.3 Aplicacions
4.3.1 Médiques
 Personalització de productes
per a cada pacient
 Plantilles
 Ortesis
 Pròtesis
 Cirurgia estètica
 Ortodòncia
 Elements de treball
 Aplicació als canvis físics de cada pacient
basats en la seva nutrició

Structure Sensor 3D per a l‘iPad
Model d'escàner 3D anomenat Sense
 Escàner 3D Sense
 Especificacions
 Bon rendiment i preu
 Funcionament similar al del Kinect
4.4 Models d’escàners actuals
 Structure Sensor 3D
 Escàner per a dispositius electròncis
 Disseny, característiques i preu
 Visió noctrna

 Sensor desenvolupat per
PrimeSense i venut a Microsoft.
 Denominat “Project Natal”.
 Les seves càmeres.
Logo de PrimeSense
Sensor Kinect de l’Xbox 360
5.1 Què és el Kinect?

 Dos sensors (l'emissor d’infrarojos i la
càmera d’infrarojos).
 Mesura la distancia.
 “Point cloud“.
 Es basa en l'experiència que té
reconeixent un altre cos.
 Models de kinematics.
Fig. Parts del Kinect
Fig. Esquelet fet per Kinect
5.2 Funcionament

 PrimeSense
 Apple i Microsoft
 E3 2009 (Electronic Entertainment)
 Project Natal (Alex Kipman)
 Hector Martín Cantero
Logotip E3
Logotip del codi obertde Microsoft
5.3 Història

5.3 Història
 Software Development Kit (SDK)
 C, C #
 Visual Basic amb Microsoft Visual
Studio 2010/2013
 SDK v1.5
 SDK v1.8
SDK v.1.8 a la pàgina de descàrrega de Microsoft

 ReconstructME
 Scenect
 Skanect
 Netfabb
Programes generals utilitzats en l’escaneig
5.4 Programes

 ReconstructME
Disseny del programa ReconstructME a la versió 1.0 Disseny del programa ReconstructME a la versió 2.1.348
5.4 Programes

 Scenect
Scenect versió 5.1 Scenect versió 5.2
5.4 Programes

 Skanect
Captura Skanect quan està en procés d’escaneig Àrea de treball Skanect durant l’escaneig
5.4 Programes

 Netfabb
Model exportat de Skanect i importat en format .STL a Netfabb
Àrea per tallar (tant en X.Y,Z) el
model
5.4 Programes

 Versions de software i hardware.
 “Free Version”, “Trial”, “No License”...
 Qualitat i velocitat.
 Ambient d’escaneig.
Versió “PRO” de pagament i “FREE” gratuïta del programa Skanect,
al seu web
5.5 Observacions

 Sistema operatiu.
 Adaptador.
 Controladors.
 SDK (Codi Obert).
6.1 Mitjançant Microsoft Kinect Xbox 360
Adaptador Kinect / PC

 Programa finalment utilitzat: Skanect
 Visitar la web Skanect
(http://skanect.occipital.com/).
 Inici.
Àrea de notificació de Skanect
amb informació del Kinect, GPU i
llicència
Apartat de creació del treball de Skanect

 Programa finalment utilitzat: Skanect
 Pautes a seguir una vegada instal·lat i iniciat
 Finalment (Paràmetres i Configuracions) i “Save”

 Durant el procés d’escaneig
El programa està detectant la majoria de
l’objecte o cos (color verd)
El programa no detecta correctament l’objecte
o el cos (color vermell)
Compta enrere (delay) abans de l’escaneig

 Resultat final.
 Exportació a .STL.
Resultat final i processat
Exportació del model .STL a Netfabb

 Impressió amb impressora 3D (RepRap)
Model escanejat amb Skanect, processat per Netfabb i
imprès amb una impressora 3D RepRap

Composició de totes les fotografies per
a crear una figura tridimensional
Creació d'una maqueta digital tridimensional a
partir de fotografies en 3D
 Semblances i deferències amb Microsoft Kinect.
 Entre 30 -> 40 fotografies des de totes les perspectives
possibles.
 Versions de Agisoft PhotoScan.
 Procediment per a lligar totes les fotografies.
6.1 Mitjançant Fotografies
6.6.1 Agisoft PhotoScan

 Figures 3D a partir de fotografies.
 Es processa al web d’Autodesk.
 Mínim 6 fotografies.
 El programa identificarà des d’on
s’han fet les fotografies.
 Podrem modificar el model 3D una
vegada escanejat.
 Prova amb un “smartphone”
Model mitjançant Autodesk 123D
Catch
Create Project
6.1 Mitjançant Fotografies
6.6.1 Autodesk 123D Catch

 Torn manual.
 Velocitat constant + estabilitat + mecanització.
 Motor, "plat" i caixa d'un microones en desús.
 Dibuix 3D mitjançant SolidWorks.
 Motos d’entre 5-6 revolucions.
 Potenciòmetre.
 Motor d’entre 2,5-5 revolucions.
 Escaneig d’objectes no possible.
Motors de microones
Motor acoblat al suport
Torn manual
7. Muntatge de suport per a l’escaneig
amb al Kinect

7. Muntatge de suport per a l’escaneig
amb al Kinect

7. Webgrafia
Kinect Hacks
Xataka
Microsoft Windows Blogs – Kinect
Developers Kinect
Wikipedia
Laser Escaner 3D
YouTube
Matt Klymson (PhotoModeler)
Pablo Vicente Legaz (PhotoModeler Trial)
Microsoft – Visual Studio Blog

TDR Escàner 3D

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a TDR Escàner 3D

Semelhante a TDR Escàner 3D (20)

TDR Escàner 3D