Para comprender ¿qué es el Escáner Láser? debemos primero conocer los distintos tipos de equipos que existen.

1.Tipos de Láser Escáner 3D

Una forma de clasificar estos equipos es mediante el tipo de trabajo que se requiere, por lo tanto se pueden dividir en:

Móviles

Este tipo de instrumentos son instalados sobre vehículos, mientras el vehículo se desplaza, el escáner láser ejecuta las mediciones en forma paralela.

Para garantizar que el movimiento no afecte la posición de los puntos medidos se utiliza el sistema GNSS y un IMU (sistema inercial).

Escáner Láser Móvil

Estáticos o Terrestres

Son aquellos equipos que son montados sobre un trípode y a su vez en un punto de estacionamiento para realizar mediciones de las zonas de interés

 

Escáner Láser Fijo

2. Funcionamiento y Componentes

  • La tecnología de los Escáner Láser Terrestres (TLS, según su sigla en inglés “Terrestrial Laser Scanner”), se encuentra en constante desarrollo, llegando al punto donde es uno de los dispositivos de trabajos más cotizados para labores de ingeniería. Con todas las solicitudes por el apoyo y/o ayuda en trabajos ingenieriles, sigue existiendo un desconocimiento de esta tecnología, ya sea su funcionamiento, la utilidad que pueden ofrecer o bien se desconoce de la versatilidad que tiene. Tomando las incertidumbres para algunos, en esta ocasión serán aclaradas.

En primera instancia hay que conocer los componentes y funciones dentro de un Escáner Láser:

Cámara fotográfica:

Captura imágenes, usadas principalmente para proporcionar colores a los puntos recopilados.

Sistema de captura de datos:

Es el sistema que calcula la distancia y ángulo de los objetivos a recopilar, es decir, los Escáner Láser pueden medir la distancia mediante tres metodologías:

Diferencia de fase: 

Se basa en la emisión de una serie de ondas láser de diferentes longitudes de onda sobre el objeto medido, las cuales son reflejadas y recibidas de nuevo en el escáner permitiendo determinar la distancia desde el equipo al objeto, comparando la fase de las ondas emitidas con las recibidas. Con este método es posible alcanzar precisiones a la décima de milímetro en distancia y alrededor de 1 millón de puntos por segundo.

Diferencia Fase Funcionamiento Laser Escaner

Tiempo de vuelo:

Esta técnica se basa en la medición del tiempo de respuesta a la emisión de un láser y recibirlo por parte del objeto escaneado. Con este método se permite alcanzar grandes distancias.

Triangulación:

Utiliza un emisor láser y una cámara receptora, teniendo un ángulo constante entre ellos, por lo cual se puede calcular la distancia del objeto mediante cálculos trigonométricos. Este tipo de método es utilizado recurrentemente en los escáneres portátiles

Triangulacion Laser Escaner

Software para el procesamiento de datos:

Lleva a cabo los cálculos para la referenciación en un mismo sistema de coordenadas de las nubes de puntos obteniendo distintos estacionamientos, uso de filtros y la optimización de la nube de puntos, lo posteriormente es mejorado en el post proceso por parte de un especialista.

3. USOS

Algunas de las utilidades del Escáner Láser son:

  • Proyectos de Documentación y monitorización patrimonial.
  • Levantamientos topográficos.
  • Levantamientos mineros y subterráneos.
  • Vías de comunicación (carreteras, taludes, estructuras).
  • Arquitectura y edificación.
  • Subestaciones eléctricas.
  • Plantas industriales.
  • Ingeniería inversa
  • AS-BUILT.
  • Modelado 3D (componentes industriales).
  • Modelado base para BIM.

4. METODOLOGÍA DE TRABAJO

Teniendo conocimiento de los componentes principales de un escáner láser, ahora es posible abordar las maneras o las formas de trabajo que se puede llegar a tener con estos instrumentos, siempre todo va a estar dependiendo de las necesidades o los objetivos que se deseen logar al usar esta tecnología. El uso más conocido es la generación de una representación a la realidad en un formato tridimensional en base a una nube de puntos de alta precisión. Actualmente es común utilizar el servicio de escáner láser para la base del modelado 3D de componentes industriales en su mayoría.

Como se comentó con anterioridad la forma de trabajo del escáner láser depende de las necesidades, pero de igual modo, tiene una estructura base de trabajo, y ésta recae en la metodología de recopilar datos, es decir, para lograr esto se deben seguir los siguientes pasos:

  • Contabilizar

Es decir determinar un número de estacionamientos del escáner láser y sus posiciones, ya que una toma del escáner no es posible recopilar toda la información, es por ello, es recomendable efectuar varias tomas para cubrir por completo el levantamiento.

  •  Cantidad de puntos

Es necesario determinar la cantidad de puntos  requeridos  y esto dependerá del nivel de detalle que se desee obtener.

Teniendo una planificación previa de estos dos puntos es posible agregar partes a la estructura de trabajo, lo más común es agregar la parte de una georreferenciación, a través del sistema GNSS para la obtención de coordenadas globales y Estación Total para el traslado de coordenadas a los puntos de control (mejor conocidos Ground Control Point “GCP” por fotogrametría), los cuales son posicionados estratégicamente y visibles para los estacionamientos con el escáner láser.

  • Post Proceso

Continuando con el trabajo del escáner láser, los datos recopilados en terreno pasan a la etapa del post proceso, donde los datos son filtrados y unidos en un único modelo, siguiendo esta metodología:

Limpieza:

Depurado eliminando toda aquella información que no sea deseada, con el personal capacitado para reconocer y limpiar las nubes de puntos de forma manual o automática.

Unión:

Es ideal realizar uniones de manera correlativa al igual que fueron tomadas en terreno, pero previamente se debe orientar la posición y rotación de cada nube de puntos, para lograr una correcta unión.

Modelo homogéneo:

Con el fin de optimizar el modelo creado, es necesario realizar una limpieza final, logrando un objeto de estudio con todos sus detalles.

5. VENTAJAS Y DESVENTAJAS 

Mejorando los últimos detalles en el post proceso, se realizan los trabajos con escáner láser, pero como la mayoría de los instrumentos tiene sus pros y contras.

Ventajas

  • La recopilación de datos rápida, se consigue capturar grandes cantidades de información precisa en poco tiempo, reduciendo los tiempos en campo (terreno).
  • Asegura un levantamiento de planos con precisión milimétrica.
  • No requiere ayuda de iluminación externa, ya que puede trabajar a oscuras.
  • Los resultados obtenidos entregan un modelo de alto grado de realismo al poder incorporar a los puntos los colores reales de los objetos de estudio.
  • Reduce la posibilidad del error humano.

Desventajas

  • El procesado de un gran volumen de información recopilada requiere mucho tiempo y un ordenador de gran capacidad.
  • Costo del equipo y los softwares.