Metrologia Aplicada

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Metodología de reconstrucción 3D con láser

4.1 Preámbulo
En el presente capítulo se van a estudiar las aportaciones de esta tesis dentro del campo de la medición con luz estructurada. En el punto 2.4 se vieron métodos activos para realizar medidas tridimensionales. Éstas pueden dividirse en dos grandes grupos; sistemas digitalizadores mediante luz estructurada y sistemas de medición portiempo de vuelo. En los primeros se proyecta un punto luminoso, una línea u otro tipo de patrón. En estos sistemas es frecuente emplear el láser por ser una fuente de luz intensa, monocromática y fácilmente generable y controlable. La imagen del patrón es detectada por uno o más sensores desde diferentes puntos de vista. Un cálculo geométrico sencillo es suficiente para determinar la posición 3Dde los puntos marcados por el láser. En los sistemas digitalizadores por tiempo de vuelo o TOF, una fuente energética se proyecta contra el objeto a medir. El equipo recibe el eco y mide el tiempo que tarda en el viaje de ida y vuelta, que será proporcional a la distancia recorrida. Habitualmente se utiliza el láser, aunque también se emplean microondas u ondas de radio. Los dos sistemas,digitalizadores láser y TOF, requieren un mecanismo de barrido en una o dos dimensiones. La mayoría de sistemas digitalizadores industriales existentes están basados en triangulación por luz estructurada, sin embargo estos tienen algunos inconvenientes que hacen que resulten a veces difíciles de utilizar o poco precisos. Entre algunos de los problemas que pueden plantearse está; en primer lugar lanecesidad de una calibración muy precisa, tanto de los sensores, como de los planos o patrones que se proyecten. En segundo lugar el problema de las oclusiones. Éstas suelen aparecer en partes cóncavas o de curvatura muy pronunciada del objeto a digitalizar. En tercer y último lugar está el problema de discernir, en el proceso de detección, las reflexiones especulares espúreas de las verdaderasreflexiones provenientes del patrón proyectado. Algunos investigadores buscan afanosamente métodos infalibles para resolver el problema central de la visión tridimensional, denominado así a la resolución de la correspondencia entre dos o más imágenes. Sin embargo, la filosofía que se ha perseguido en esta tesis es simplificar el problema, diseñando y construyendo sistemas de iluminación de luzestructurada que den soluciones a la correspondencia para la implementación de sistemas industriales de medición visual en línea. En el presente capítulo se ha desarrollado la base teórica necesaria para llevar a cabo diversas metodologías de diseño de sistemas digitalizadores basados en luz estructurada. Éstos se presentarán en el siguiente capítulo. Así en el punto 4.2 se trata la medición con planoláser estático, como el método más tradicional de los empleados. En este punto se tratan dos interesantes aportaciones, una para la estimación del plano láser sin necesidad de calibrar previamente la cámara, empleando invariantes proyectivos, y una segunda para realizar la reconstrucción euclídea de una manera directa, estimando la relación homográfica que existe entre el plano láser y el plano dela imagen. En esta segunda aportación, tampoco es necesario calibrar previamente la cámara, lo cual hace este método muy interesante para la medición de un plano láser móvil. Esto será tratado en el punto 4.3, y será aplicado en el prototipo de digitalizador láser de espejo galvanométrico explicado en el capítulo 5. Además, se describe el caso de la utilización de un plano láser móvil con dosvistas, explicando como se puede realizar la reconstrucción euclídea a
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Reconstrucción 3D con iluminación láser: Aplicaciones a la Fotogrametría industrial

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partir de la calibración proyectiva. Esta técnica será empleada en el sistema de visión del proyecto ROBTET, descrito en el capítulo 5. Cuando se necesita realizar inspección en línea de...