Digitalizadores en 3D

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Se le llama digitalizador al instrumento que tiene la capacidad de transformar una señal en una imagen visible en una computadora. El ejemplo más sencillo de digitalizador es el escáner con el que se digitalizan documentos para su modificación en una computadora.

Los digitalizadores pueden abarcar un amplio mercado; digitalizador para oficina y escuelas, digitalizadores para obtener datos médicos, digitalizadores para manufactura, entre otros.

Incluso existen digitalizadores en tercera dimensión, los cuales tienen grandes aplicaciones en la industria. En esta ocasión hablaremos de ellos, ya que se les puede dar un uso interesante en manufactura.

La digitalización tridimensional es un proceso que apoya en gran medida a la industria de la manufactura. El campo de los digitalizadores en tercera dimensión (3D) ha crecido y actualmente se mantiene en proceso de investigación para optimizar los equipos.

La digitalización en 3D permite capturar ciertos puntos de un objeto para generar una imagen que se pueda visualizar como un modelo tridimensional en un software de computadora (generalmente de CAD).

Los sistemas de digitalización adquieren las coordenadas de los puntos de una pieza —por ejemplo— a partir del desplazamiento de una luz específica (luz blanca o láser) sobre la superficie a digitalizar; posee una elevada precisión y resolución.

El digitalizador indica la ubicación de los puntos de un objeto en el espacio. Generalmente se utilizan rayos láser y cámaras para escanear los objetos. La forma del aparato suele ser la de un brazo metálico, de tal manera que pueda moverse libremente por el espacio para poder escanear por completo un objeto y digitalizarlo.

Frecuentemente se pueden encontrar tres tipos de sistemas ópticos: digitalizador por láser, proyección de luz estructurada y telemetría.

El digitalizador por láser cuenta con un láser de diodos que proyecta una línea de luz sobre la superficie de la pieza que se digitalizará. Los detectores con los que cuenta el instrumento leen el haz de luz reflejado y transmiten la información obtenida a un software. Esto es de gran ayuda en ingeniería, pues se puede obtener la geometría completa de una pieza sin necesidad de los planos.

Una aplicación donde se utiliza este tipo de digitalizador es dentro de la ingeniería inversa, por ejemplo, a partir de una pieza existente de la cual no se tiene la herramienta para su posterior producción, se hace el camino inverso creando los moldes de la misma a partir de su digitalización.

En los sistemas que funcionan a partir de proyección de luz estructurada, el sistema emisor es un proyector de luz blanca y el receptor una cámara digital. La obtención de las coordenadas es por triangulación; el sistema proyector es un emisor de planos de luz y la cámara un receptor de líneas rectas, posteriormente se hace un cálculo de la profundidad y se resuelven las intersecciones plano- recta para obtener la imagen, que también se puede visualizar en un software.

Los digitalizadores han logrado una aplicación en el control dimensional de fabricación de componentes industriales que exigen tolerancias estrictas como los mecanizados de alta precisión. Con este tipo de digitalizadores se puede obtener un control minucioso sobre la producción.

Finalmente, los instrumentos que trabajan por telemetría consisten en medir el tiempo recorrido de un láser hasta la superficie de la pieza a ser medida. Con esta técnica se puede medir el tiempo entre la emisión del impulso luminoso y el retorno del mismo o bien, se regula el impulso en una frecuencia determinada y midiendo el desfase entre el rayo emitido y la luz retornada se obtienen las coordenadas de las piezas para digitalizarlas.

La principal ventaja de los digitalizadores en tercera dimensión es que tienen una velocidad de adquisición de datos rápida para poder llevar a cabo la manufactura de piezas. Por lo tanto, se ahorra tiempo en la elaboración de planos y diseños que de lo contrario tendrían que realizarse de forma manual.

A nivel mundial ya se utilizan estas tecnologías, aunque México todavía no ha incursionado significativamente en el mercado nacional.

Otra aplicación la encontramos en la manufactura y producción de objetos con superficies complejas, porque, como hemos mencionado, con la ayuda del instrumento digitalizador en tercera dimensión se pueden obtener modelos de los objetos de forma eficiente en lugar de diseñarlo uno mismo; pero, además, permite la mejora de las características estéticas y funcionales y se puede optimizar el proceso de diseño con nuevos métodos.

Como dato adicional, este campo de las tecnologías de la información en conjunto con la manufactura ha sido fuente de proyectos de investigación académica. Los cuales, principalmente, buscan lograr la digitalización a partir de dispositivos que utilicen componentes básicos y económicos que brinden información útil para aplicarse en la manufactura.

El objetivo principal de un digitalizador en tercera dimensión es reconstruir en una computadora la geometría de un objeto. Para lograr esto, los digitalizadores diseñan y construyen un sistema propio para la captura de coordenadas especiales, trabajan con base en algoritmos y enlazan dichos algoritmos a una interfaz flexible dentro de un programa de CAD comercial.

La digitalización en tercera dimensión brinda un mundo de posibilidades porque se puede capturar cualquier objeto del mundo físico y generar un modelo digital en cuestión de minutos para poder diseñar e implementar procesos de producción.

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