Qué hay detrás del escaneo láser y el rescate del patrimonio histórico

Imagen: Historic England

El escaneo láser 3D es el proceso de convertir objetos físicos en modelos digitales precisos, que permiten capturar de forma rápida y precisa la forma y geometría de sus objetos. Este proceso le proporciona una representación digital completa del elemento arquitectónico de la, infraestructura o patrimonio para ser utilizada ya sea en ingeniería inversa, inspección de calidad o en cualquier punto de un ciclo de fabricación.

Una idea común es que solo puede considerarse como un avance tecnológico de captura, que proporciona un método seguro y veloz en la adquisición de datos espaciales para aplicaciones topográficas. Si bien esto es cierto, también es capaz de brindar innumerables oportunidades para monitorear, evaluar y analizar los datos físicos capturados de un entorno.

La tecnología de escaneo láser permite generar modelos de 3D rápidamente, así como documentación 2D de una instalación. Su uso es útil en proyectos BIM (Building Information Modeling) utilizados en proyectos arquitectónicos, de patrimonio o de ingeniería. Es una excelente alternativa a los métodos tradicionales, que no pueden hacer frente a problemas de acceso, mediciones en condiciones de seguridad o restricciones de tiempo y precisión.

Además de ahorrar tiempo y dinero para realizar las mismas tareas con los métodos tradicionales, el escaneo 3D ofrece una herramienta revolucionaria para evaluar las condiciones existentes, el progreso de una construcción, realizar evaluaciones estructurales y culturales o registrar las condiciones construidas. 

Imagen: Historic England

Los primeros instrumentos patentados aparecieron a finales de la década de 1980, y se aplicó por primera vez en este tipo de industria en la década de 1990. En ese entonces, los usuarios se interesaron por las aplicaciones de plantas industriales para capturar las condiciones existentes, donde la escasa documentación disponible y el complejo equipamiento dificultaban las modificaciones y el mantenimiento. La velocidad y la calidad han aumentado desde aquellos tiempos, en cuanto al aumento del almacenamiento de datos y las velocidad de procesamiento. 

Su sistema se basa en  una colección de puntos convertidos de rango y medidas angulares a un sistema de coordenadas cartesiano (x, y, z) denominados nube de puntos. Estos definen las superficies del objeto con gran detalle. Se logra comparando el pulso de luz tanto emitido como devuelto, determinando el valor del objeto con relación a la posición del instrumento de exploración. De esta forma el escáner calcula la posición midiendo el ángulo del ensamblaje del escáner (cabezal y reflector del escáner) y el tiempo de viaje de la luz. 

Para la producción de un modelo de superficie, la nube de puntos debe convertirse en una malla, suele ser en patrones triangulares que varían en tamaño para representar la superficie con la mayor precisión posible de acuerdo con la densidad de los puntos dentro de la nube de puntos. Esta malla se conoce como una red irregular triangular o TIN.

Imagen: Historic England

 La mayoría de los escáneres tienen la capacidad de determinar el color de cada punto mediante el uso de una cámara (que puede ser incorporada o separada), que se representa mediante la escala de valores RGB. Debido a que los escáneres son sistemas ópticos, solo se captura lo que el escáner puede “ver”, por lo que los escáneres no pueden atravesar paredes u otros obstáculos. De hecho, la integridad de los datos depende de las condiciones ambientales incluyendo la reflectancia de ciertos materiales, como el mármol o superficies doradas, el ángulo entre el escáner y el objetivo, y el rango de distancia al mismo, ya que las mediciones más alejadas del instrumento son menos precisas.

REFERENCIAS

3D Laser Scanning for Heritage 

Client Guide to 3D Scanning and Data Capture

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