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Universidad Politécnica
de Madrid
Escuela Técnica Superior de Ingenieros en
Topografía, Geodesia y Cartografía
TITULACIÓN: INGENIERO TÉCNICO EN TOPOGRAFÍA
PROYECTO FIN DE CARRERA
OBTENCIÓN DEL MODELO TRIDIMENSIONAL DE UNA
VASIJA PRECOLOMBINA DE LA CULTURA NAZCA-PERÚ
MEDIANTE SISTEMAS LÁSER ESCÁNER 3D
Alumno: Álvaro Aarón Solera Arganda
Tutor: Dra. Mercedes Farjas Abadía Madrid, Junio 2012
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 1 -
ÍNDICE
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 2 -
ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 7
1.1.- ANTECEDENTES ...................................................................................... 7
1.2.- APLICACIONES ......................................................................................... 7
1.2.1.- Ingeniería inversa ................................................................................ 8
1.2.2.- Derrumbes y hundimientos .................................................................. 9
1.2.3.- Temblores y terremotos ....................................................................... 9
1.2.4.- Accidentes de avión ........................................................................... 10
1.2.5.- Accidentes, riesgos industriales......................................................... 11
1.2.6.- Accidentes de circulación y escenas de crimen................................. 12
1.2.7.- Patrimonio ......................................................................................... 13
1.2.8.- Túneles .............................................................................................. 15
1.2.9.- Animación tridimensional ................................................................... 16
1.3.- OBJETIVOS ............................................................................................. 17
2.- SITUACIÓN, RESEÑA HISTÓRICA Y DESCRIPCIÓN ............................. 19
2.1.- ORIGEN DE LA VASIJA ........................................................................... 19
2.2.- RESEÑA HISTÓRICA .............................................................................. 20
2.3.- DESCRIPCIÓN DE LA VASIJA ................................................................ 22
3.- EL ESCÁNER LÁSER 3D .......................................................................... 24
3.1.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO LÁSER 3D Y EL PROGRAMA PARA
ESCANEADO EN 3D ....................................................................................... 24
3.1.1.- Características del equipo láser escáner 3D de Nextengine ............. 24
3.1.2.- Características del programa NextEngine ScanStudio HD ................ 26
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 3 -
3.2.- PROCESO DE ESCANEO 3D. ................................................................ 39
3.2.1.- Fase previa al escaneo ...................................................................... 40
3.2.2.- Alineado, cortado y fusionado ............................................................ 41
3.2.3.- Comprobación, preparación y mejora del objeto 3D sin refinar ......... 46
3.2.4.- Exportación e importación de modelos 3D ........................................ 53
4.- METODOLOGÍA DEL TRABAJO. .............................................................. 56
4.1.- ESTUDIO PREVIO PARA LA DEFINICIÓN DE LA METODOLOGÍA DEL
TRABAJO ......................................................................................................... 56
4.2.- METODOLOGÍA DEL TRABAJO ............................................................. 58
4.2.1.- Adquisición de datos .......................................................................... 59
4.2.2.- Tratamiento y procesamiento de la información ................................ 61
4.2.3.- Visualización de los resultados .......................................................... 61
4.3.- METODOLOGÍA EN LA ADQUISICIÓN Y TRATAMIENTO DE DATOS .. 63
4.3.1.- Metodología en la adquisición de datos ............................................. 63
4.3.2.- Metodología en el tratamiento de datos. ............................................ 67
5.- EL LÁSER TRACKER LTD800 .................................................................. 96
5.1.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO LÁSER TRACKER LTD800………………96
5.1.1.-Característcas del equipo Láser Tracker LTD800 ............................... 98
5.2.- TOMA DE DATOS DEL CONTROL MÉTRICO………………………….....99
5.3.- TRATAMIENTO DATOS. DATOS ESPECTRALES………………………101
6.- ESTUDIO DE PRECISIONES ................................................................... 104
6.1.- ESTUDIO DE PRECISIÓN DE LAS TOMAS Y FAMILIAS DE
ESCANEO…………………………………………………………………………...105
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 4 -
6.2.- ESTUDIO DE LA PRECISION OBTENIDA ……………………………….105
6.3.- COMPARATIVA DE RESULTADOS…………………..………….…….....131
7. - PRESUPUESTO ...................................................................................... 133
7.1.- FORMACIÓN DEL PRESUPUESTO……………………………………….133
8.- CAPTURA DE VIDEOS..............................................................................142
9.- CONCLUSIONES...................................................................................... 144
10.- BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................... 148
11.- AGRADECIMIENTOS ............................................................................. 150
ANEXO I (NEXTENGINE ESPECIFICACIÓN TÉCNICA) .............................. 152
ANEXO II (CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN LASER TRACKER) .............. 154
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 5 -
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
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INTRODUCCIÓN
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 7 -
1. INTRODUCCIÓN
1.1. ANTECEDENTES
En los últimos años la tecnología laser está demostrando un avanzado ritmo de
crecimiento, con instrumental y metodologías que permiten un amplio espectro
de posibilidades para la obtención de registros digitales tridimensionales de
objetos.
Es en el campo de la arquitectura e ingeniería donde más se están utilizando
este tipo de equipos. Las posibilidades van desde el levantamiento de fachadas
de edificios, levantamiento de cúpulas, a complejos modelos tridimensionales
de estructuras de edificios y puentes así como la fabricación de piezas
mediante ingeniería inversa.
La irrupción del Laser Scanner en el campo de la arqueología ha permitido un
avance importantísimo en la realización de manera rápida y precisa de
proyectos de restauración y rehabilitación dentro del amplio campo de la
arqueología.
1.2. APLICACIONES
La nueva tecnología de adquisición masiva de datos mediante el empleo del
láser tridimensional es a día de hoy un mundo en plena expansión.
Entre las aplicaciones en las que se puede trabajar con un equipo escáner
láser, se plantean en primer lugar las aplicaciones topográficas, ya que son con
las que más familiarizados estamos. Pero este sistema de trabajo puede
aportar un valor añadido importante en aplicaciones cotidianas como
levantamientos topográficos, de taludes, presas, túneles, carreteras, viaductos,
puentes, edificios, etc.
Además existen otras aplicaciones como levantamientos en plantas
industriales, instalaciones, construcción naval, sistemas de tuberías,
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 8 -
plataformas marítimas, preservación histórica (patrimonio), forenses, militar,
captura de la realidad, arqueología, geología,..etc.
Los levantamientos tridimensionales por medio del escáner láser tridimensional
en escenas de crimen, atentados o accidentes, permiten obtener una
documentación topográfica del lugar y de los objetos presentes de forma
exhaustiva, incluyendo información métrica (tridimensional) y de imágenes
(bidimensionales). Estos levantamientos se obtienen en un corto espacio de
tiempo, lo que facilita la normalización de la circulación en el caso de
accidentes, o el inicio de las reparaciones en tiempos récord.
A continuación se presenta una relación de algunas de las aplicaciones y fines
para las que se están utilizando estos equipos y su metodología.
1.2.1. Ingeniería inversa
La ingeniería inversa consiste en obtener la geometría completa de una pieza
real, sin necesidad de sus planos técnicos. Se trata de adaptarla a los sistemas
CAD/CAM/CAE para que, una vez integrada en estos sistemas, podamos
obtener rendimiento de todas las operaciones que se ofrecen: modelado,
mecanizado y análisis. Es también un proceso de duplicación de objetos, sin la
ayuda de documentación técnica que contiene las especificaciones de diseño y
fabricación. El objeto en cuestión puede ser una pieza, un componente o un
sistema. La ingeniería inversa tuvo en sus orígenes esta finalidad, la del
copiado, por lo que todavía conserva mala prensa. Pero hoy ofrece ya un buen
paquete de otras e interesantes aplicaciones.
El proceso de la ingeniería inversa comprende todo un abanico de técnicas, por
lo que precisa de un variado sistema de software, cada uno con características
que lo hacen adecuado para cierta parte del proceso.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 9 -
1.2.2. Derrumbes y hundimientos
La técnica de modelización tridimensional se ha tenido en cuenta en el estudio
de derrumbes y hundimientos.
Un ejemplo de un hundimiento fue el del patio de una escuela en París, imagen
(1), en Febrero de 2003, que se derrumbó sobre las obras de un túnel en
construcción. La escena se escaneo en pocas horas, después del accidente. El
modelo digital permitió documentarlo de forma precisa y sirvió de base a los
análisis y estudios para determinar las causas del derrumbe.
Imagen (1).- Imágenes del patio de la escuela y de la nube de puntos capturada.
Otro gran ejemplo, es el del socavón provocado por el atentado de septiembre
2001 en Nueva York, que fue medido con un láser tridimensional terrestre
combinado con un levantamiento láser aéreo. (Soubra O., Alfedro Lorenzo,
2005).
1.2.3. Temblores y terremotos
En Hokkaido, Japón, en Septiembre 2003, un temblor de magnitud 8,3 en la
escala de Richter provocó importantes daños materiales. Con el fin de
restablecer lo más rápido posible las infraestructuras ferroviarias y de
carreteras, el escaneado láser tridimensional se impuso como la herramienta
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 10 -
de análisis rápida y eficaz. Los resultados obtenidos permitieron al mismo
tiempo preparar las reparaciones necesarias con los programas informáticos
actuales, y, ajustar los resultados de las simulaciones teóricas al compararlos
con los resultados reales levantados en campo, imagen (2). (Soubra O., Alfedro
Lorenzo, 2005).
Imagen (2).- Levantamiento láser de una carretera después de un temblor.
1.2.4. Accidentes de avión
Otro caso que puso en evidencia la utilidad de los sistemas de escaneo láser
es el desplome del trasbordador espacial americano Columbia en febrero de
2003.
La NASA y Boeing, organizaciones a cargo del mantenimiento del trasbordador
espacial, realizaron el escaneado de todas las piezas que se encontraron de la
aeronave, imagen (3), utilizando instrumentos láser y la reconstruyeron por
completo para analizar las causas del accidente.
Con anterioridad la NASA y Boeing habían adquirido varios sistemas de
escaneado láser tridimensional que permitieron obtener un modelo
tridimensional actualizado y real del trasbordador. Este primer escaneado se
utilizó para la reconstrucción después del accidente. (Soubra O., Alfedro
Lorenzo, 2005).
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Imagen (3).- Reconstrucción del trasbordador espacial americano Columbia y la restitución de nubes de puntos.
1.2.5. Accidentes, riesgos industriales
El caso de la explosión de varios componentes de una maquina de papel ha
demostrado la eficacia de los equipos escáner láser para encontrar las causas
de accidentes.
Los pedazos de los dos rodillos de secado, se escanearon uno por uno, imagen
(4). Un trabajo de reconstrucción virtual de las piezas permitió confirmar a los
expertos que la explosión fue provocada por el desplome de una viga metálica
de la estructura de soporte.
En este caso, en particular, las conclusiones del estudio de los datos del equipo
láser escáner se confirmaron por completo a través de un estudio tradicional de
las piezas. Sin embargo, mientras que el estudio con los datos del equipo láser
escáner necesitó únicamente varias horas de trabajo en el lugar del accidente,
el estudio tradicional requirió el envío de las piezas en container por barco a
Estados Unidos, y el informe fue entregado varios meses después del
accidente.
El estudio de los cráteres provocados por explosiones industriales también se
ha realizado a través de equipo láser escáner. Las maquetas virtuales y los
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 12 -
modelos de simulación pueden proporcionar resultados precisos del impacto
ambiental en caso de accidentes. (Soubra O., Alfedro Lorenzo, 2005).
Imagen (4).- Escaneado de los pedazos de rodillos de secado
1.2.6. Accidentes de circulación y escenas de crimen
Desde un simple accidente automovilístico, hasta el levantamiento completo de
una escena de crimen, imagen (5), el equipo escáner láser aporta un registro
numérico prácticamente exhaustivo de los hechos en un instante preciso. Esto
puede servir para confirmar o desechar las diferentes hipótesis emitidas por los
investigadores.
Imagen (5).- Resultados del escaneado láser de un accidente automovilístico.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 13 -
La demostración de la culpabilidad o la inocencia de los sospechosos en los
tribunales se pueden facilitar a través de estos estudios tridimensionales. En
caso de litigio, los datos recuperados con escáner láser tridimensional pueden
aportar elementos adicionales para la comprensión de los hechos. La facultad
de medicina de la universidad de Hannover, Alemania, utiliza sistemas de
escaneado láser tridimensional para efectuar los levantamientos topográficos
de accidentes de automóvil, para, posteriormente analizar las causas del
mismo, imagen (5). (Soubra O., Alfedro Lorenzo, 2005).
1.2.7. Patrimonio
Los sistemas de documentación de bienes históricos han avanzado al compás
de las tecnologías disponibles en cada momento. La necesidad de conseguir
un procedimiento que proporcione datos precisos de una manera eficaz y
productiva ha forzado a seguir de manera muy próxima los avances técnicos
disponibles en cada momento.
El trabajo de dibujantes expertos se complementó en una primera fase con la
fotografía química y con la fotogrametría. Hoy en día, la tecnología laser
escáner, aporta numerosos beneficios a los procesos de documentación de los
sistemas tridimensionales.
Debido a la elevada densidad de información que podemos capturar con estos
sistemas, unida a la gran precisión de las medidas individuales, es posible
detectar pequeños cambios en la forma en grandes elementos, como el
abombamiento del sustrato de un fresco en una cúpula, o el pandeo de una
fachada.
Los sistemas de medición tridimensional suponen un complemento eficaz en
las operaciones de documentación de los bienes patrimoniales, especialmente
por la flexibilidad y rendimiento que proporcionan.
La capacidad de obtener información permite acortar los plazos de los
proyectos, así como aumentar la calidad de los mismos. Características como
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 14 -
la medición sin contacto y a distancia, y la nula alteración del objeto analizado
hacen que en determinadas ocasiones estos sistemas sean la única alternativa
viable. (Escarpa Sánchez-Garnica, F.J., 2006). Un ejemplo es el levantamiento
de la fuente de los leones en la Alhambra de Granada.
Imagen (6).- Modelo 3D de los leones de la Alhambra de Granada.
Otro ejemplo de esta aplicación es el levantamiento de fachadas, por ejemplo
el realizado por la empresa ACRE en la fachada principal de la Biblioteca
Nacional en Madrid, imagen (7). El flujo de trabajo fue la obtención de tres
escaneados y su unión sin necesidad de instalar dianas en la fachada,
pinchando puntos en las zonas comunes de los diferentes escaneados.
Posteriormente se realizó el dibujo tridimensional directamente en AutoCad. En
dos horas de campo y cuatro días de oficina se generó una entrega al cliente
por encima de lo que con un método tradicional se hubiera conseguido.
Imagen (7).- Fachada principal de la Biblioteca Nacional de Madrid.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 15 -
Un caso similar es el realizado por la empresa Toyser, en el levantamiento y
delineación de doce fachadas del colegio García Fossas (Igualada, Barcelona),
imagen (8). El rendimiento obtenido en este caso fue de tres días de campo y
cinco días de trabajos de delineación realizando la entrega de doce alzados en
dos dimensiones correspondientes a cada una de las fachadas. (Bravo Ribó, A.
Noviembre 2005).
Imagen (8).- Fachadas del colegio García Fossas (Igualada, Barcelona).
1.2.8. Túneles
La tecnología moderna de la exploración del láser ofrece ventajas masivas
durante la construcción y el mantenimiento de túneles. La documentación para
el trabajo subterráneo se puede acelerar de manera sustancial. Las superficies
del túnel se pueden medir directamente después de la perforación o
directamente detrás del protector de una máquina túnel-que perfora.
Un ejemplo en el levantamiento de túneles, lo aporta la empresa de servicios
topográficos TOYSER de Barcelona, que se encarga de gran parte de los
trabajos de topografía en el Metro de la ciudad, imagen (9). Esta empresa
considera una ventaja la captura de datos masiva que el sistema escáner láser
tridimensional le proporciona, para la posterior extracción de los perfiles
transversales. En un túnel de Metro la toma de detalle es importantísima debido
a la cantidad de servicios que existen en el proyecto.
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Imagen (9).- Perfiles y nube de puntos obtenida.
Otro ejemplo es el de la empresa de Toledo ACRE, que está utilizando el
sistema escáner en los túneles más emblemáticos de nuestro país. El ejemplo
que se muestra es una nube completa de 2500 m del túnel Bregua en Galicia,
imagen (10), en la que se tuvo un avance en el levantamiento de 600 m/día y
un día para la unión de escaneados con generación de las secciones del
mismo. (Bravo Ribó, A., Noviembre 2005).
Imagen (10).- Nube de puntos del túnel de Bregua, Galicia.
1.2.9. Animación tridimensional
Existen una gran cantidad de películas, cuyos efectos especiales se han hecho
con equipos escáner láser tridimensional. Algunos ejemplos son: Deep Blue
Sea, imagen (11), Minority Report, Matrix I y II, Master&Comander, el Señor de
los Anillos, Harry Potter, Moulin Rouge, etc.
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Imagen (11).- Imágenes de Deep blue sea.
Además esta aplicación podría extenderse a los diferentes programas de
entretenimiento y realidad virtual. (Bravo Ribó, A., Noviembre 2005).
1.3. OBJETIVOS
El objetivo del proyecto, consiste en realizar un modelo tridimensional mediante
la utilización de un equipo escáner láser tridimensional de una vasija
Precolombina de la cultura Nazca de Perú.
La toma de datos se ha realizado con el equipo escáner láser tridimensional,
colocando la vasija en varias posiciones, uniendo las diferentes tomas
mediante transformaciones y formando el modelo completo.
Otro de los objetivos del proyecto es el análisis métrico de la precisión
obtenida en la toma de datos, nuestro propósito es obtener una precisión de
escaneo por debajo de 1 mm.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 18 -
SITUACIÓN, RESEÑA HISTÓRICA
Y DESCRIPCIÓN
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2. SITUACIÓN, RESEÑA HISTÓRICA Y
DESCRIPCIÓN
2.1. ORIGEN DE LA VASIJA
La vasija proviene de la costa Sur de Perú, de la Provincia de Nazca, que es
una de las cinco provincias que forman la Región Ica.
Imagen (12).- Mapa Situación Vasija, Provincia de Nazca, Perú.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 20 -
Imagen (13).- Mapa Situación Vasija, Provincia de Nazca, Perú.
2.2. RESEÑA HISTÓRICA
La cultura Nazca fue una civilizacion prehispanica que floreció en los siglo I d.c.
hasta el siglo IX d.c.
Se desarrolló junto a la costa Sur del Perú (Region Ica) en los valles de Pisco,
Nasca (Rio Grande), Cañete, Chincha, Ica y Acari, estos valles atraviesan una
zona costera desertica .
Imagen (14).- Situación de la Vasija, Nazca, Perú.
La cultura Nazca ha sido fuertemente influenciada por la anterior cultura
Paracas que se desarrollo en ese territorio, el pueblo de Nazca desarrolló
mayormente una serie de hermosas cerámicas y geoglifos (las Líneas de
Nazca). También construyeron un impresionante sistema subterráneos de
acueductos, conocido como puquios.
La Estructura social sociedad Nazca estaba compuesta de cacicazgos locales
y centros regionales de poder centralizados alrededor de su capital Cahuachi
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 21 -
(centro ceremonial principal). Las excavaciones en Cahuachi han dado a los
arqueólogos ideas claves sobre la cultura Nazca. Restos de materiales
encontrados en el sitio incluyen grandes cantidades de cerámica policromada,
maíz, calabaza, frijol y maní, así como algunos textiles simples y elegantes,
pequeñas cantidades de oro, conchas spondylus.
La cerámica Nazca fue estudiada por Max Uhle en 1901, y es considerada
como la más lograda del antiguo Perú. La cultura Nazca se caracteriza por la
calidad de sus vasijas, las complejas representaciones que pintaron en sus
superficies antes de ser cocidas y la policromía de sus motivos, son piezas que
tienen hasta seis o siete colores, y unos 190 matices diferentes.
Imagen (15).- Vasija de la Cultura Nazca.
La forma más típica de las vasijas es la botella asa-puente con dos vertederos,
pero también fabricaron ollas esféricas, tazas y vasos ceremoniales. La
característica principal de la cerámica Nazca es el “Horror al vacío”, es decir
que los Nazcas no dejaron en ninguna de sus cerámicas algún espacio sin
pintar o decorar. En estas piezas sere presentaron elementos de la vida
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 22 -
cotidiana, tales como flores, frutos, aves, animales e insectos, pero también
personajes mitológicos o que combinan atributos humanos y animales.
2.3. DESCRIPCIÓN DE LA VASIJA
Se trata de una vasija cerámica polícroma correspondiente a cultura Nazca
(Perú). Decorada con pinturas minerales, cuidadosamente molidas y
mezcladas con agua o savia de plantas locales. Diseños y motivos geométricos
decorativos, serios y austeros, remarcados y separados por elementos
irregulares lineales en tonos marrones, sobre fondo de pigmentación en tonos
blancos y ocres. Gamas decorativas en tonos rojizos y azulados. Material
constructivo cerámico fino. Composición no determinada. Presenta restos
refractarios y otro tipo de patología sin especificar, afectando al material y a la
pintura. Posible uso doméstico.
Imagen (16).- Vasija del proyecto.
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EL ESCÁNER LÁSER 3D
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3. EL ESCÁNER LÁSER 3D
3.1. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO LÁSER 3D Y EL PROGRAMA
PARA ESCANEADO EN 3D
El escáner 3D para escritorio de la compañía NextEngine realiza capturas de
objetos en tres dimensiones a todo color mediante Multi-Laser de precisión.
El escáner incluye un software propio de procesamiento de datos llamado,
ScanStudio HD, que permite realizar la exploración, alineación, fusionado,
depurado de las imágenes escaneadas y la exportación a de diferentes tipos de
ficheros STL, OBJ, VRML, U3D, entre otros muchos. También hace posible la
salida de resultados en modelos 3D para que sean compatibles con los
programas de diseño más populares como SolidWorks, 3DS Max, ZBrush,
Rhino, Modo, Matemática e imprimir los modelos tridimensionales con ZCrop,
Stratasys y otras impresoras 3D.
3.1.1. Características del equipo láser escáner 3D de Nextengine
El escáner 3D de NextEngine, que se muestra en la imagen (17), es un
dispositivo de escaneo láser que utiliza múltiples láseres para escanear un
objeto tridimensional, se basa en la triangulación óptica de medición 3D.
El escáner está formado por dos componentes básicos: uno es la unidad del
escáner principal y el otro el auto-posicionador, imagen (17).
Las dimensiones del escáner son 224 mm de largo, 91 mm de ancho y 277mm
de alto (224 x 91 x 277mm). El escáner de sobremesa contiene óptica láser,
cámaras y equipos de procesamiento. Utiliza matrices de cuatro clases 1M 10
mW (650nm de longitud de onda), láseres de estado sólido y dobles sensores
de imagen CMOS RGB de 3,0 megapíxeles, para capturar la geometría y las
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 25 -
texturas de color de un objeto. La iluminación de estudio incluye iluminadores
de luz blanca con tri-fósforo, para toda la gama de colores. No hay ningún
límite preestablecido para el objeto. La velocidad de adquisición es de 50.000
puntos/seg. Hay dos modos de escanear: “wide” y “macro”. La elección del
modo depende tanto del tamaño del objeto como de las resoluciones de los
archivos de salida. El área visible para el modo “macro” es de 130 x 97mm, la
distancia entre el objeto y el escáner es alrededor de 178mm, el área visible
para el modo “wide” es de 343 x 256mm y la distancia de alcance es de unos
406mm. La resolución, la textura de color y la exactitud de estos dos modos
son también diferentes. El modo “macro” utiliza 200 ppp de resolución y 400
ppp de densidad de puntos sobre la superficie y una precisión de ± 0,127 mm.
En el modo “wide” sólo se alcanza una resolución de 75 ppp, una densidad de
150 ppp y una precisión de ± 0.381mm.
Imagen (17).- Escáner y Auto-posicionador NextEngine.
El auto-posicionador es un plato giratorio controlado por el software NextEngine
ScanStudio HD. A pesar de que tiene una limitación de peso del objeto de 9
kg, es muy estable y útil cuando se necesita la opción de escaneo de 360 º. El
auto-posicionador proporciona una serie de posiciones (un conjunto de
intervalos de rotación) para un objeto tridimensional, girándolo cada vez que
escanea un sector. Este proceso produce varias secciones de la digitalización
Auto-Posicionador
Unidad Escáner Principal
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 26 -
en 3D, después de la digitalización de 360 º, las secciones se pueden alinear
como un objeto entero utilizando el programa NextEngine ScanStudio HD.
La interfaz para conectar el escáner y el ordenador se realiza mediante puerto
USB 2.0. y la conexión entre el auto-posicionador y el escáner se realiza
mediante conector RJ-42.
3.1.2. Características del programa NextEngine ScanStudio HD
Requisitos del sistema para el software
Es muy importante tener un potente ordenador para el correcto funcionamiento
del equipo y del software, ya que el escáner 3D es un dispositivo de alta
resolución que captura rápidamente muchos millones de puntos y píxeles. La
tabla (1) muestra los requisitos del sistema para el Software ScanStudio
NextEngine HD:
Requisitos mínimos Configuración recomendada
CPU 2GH PC Dual Core CPU
RAM 2GB RAM 4GB RAM
Tarjeta gráfica
128MB tarjeta gráfica 512MB Tarjeta gráfica
Sistema operativo
Windows XP Windows XP64 ( modo 32 bit)
USB USB 2.0 USB 2.0 Powered
Hub
Memoria necesaria
10GB disco Duro Mayor que 10GB
Tabla (1).- Requisitos del sistema para NextEngine ScanStudio HD
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Introducción al Interfaz de usuario.
La imagen (18) presenta el menú principal de NextEngine ScanStudio HD.
Este menú es el mostrado por defecto cuando arranca NextEngine ScanStudio
HD. El interfaz puede ser dividido en tres partes como se muestra a
continuación:
Menú de control
El menú de control tiene dos áreas, imagen (18). Una es el Menú de opciones,
la otra es el Menú de Control Principal. El usuario puede controlar el escaneado
y el proceso eligiendo las distintas opciones del menú.
Imagen (18).- Menú de control
Imagen (19).- Menú de opciones
El usuario puede también elegir los procesos, haciendo click en los botones
gráficos del menú de control principal, imagen (19):
Imagen (20).- Menú de Control Principal
Browse: Opciones de archivo, el botón “Browse” es utilizado para abrir,
guardar, importar y exportar archivos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 28 -
Align: Se utiliza para alinear las diferentes tomas de escaneo de una
misma pieza con el fin de que se formen y compilen en el orden
correcto.
Trim: Esta orden es empleada para eliminar ruido en las imágenes
escaneadas: en primer lugar se realiza una selección y posteriormente
se corta “o elimina” las partes innecesarias de las piezas escaneadas.
Fuse: para fusionar las piezas alineadas como un objeto entero.
Polish: permiten al usuario refinar el modelo, rellenando posibles
agujeros existentes en el objeto, realizando una operación de pulido o
suavizado para todas aquellas superficies que así lo requieran.
CAD: utilizado para preparar el modelo escaneado con las propiedades
y dirección tridimensional deseada para exportar a extensión CAD.
imagen (21) muestra otros componentes
del menú de control:
Imagen (21).- Otros componentes del menú de control.
a. El botón enlaza con la web oficial de NextEngine.
b. Al hacer clic en el botón MODE, la ventana del visor mostrará el objeto en
diferentes modos. En la versión actual de ScanStudio NextEngine HD, los
cuatro botones de Modo están en el lado derecho de la barra de miniaturas. El
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 29 -
botón SETTINGS, permite sacrificar la parte trasera de la objeto y mostrar el
fondo. SUPPORT es un botón de conexión a la NextWiki, Centro de Apoyo,
como la opción de menú Ayuda. Cuando se plantean algunos problemas que
deben ser abordados, aparecerá automáticamente, el wiki mostrará los errores
y ejecutará automáticamente un tutorial de NextEngine ScanStudio HD.
También permite actualizaciones del software. Al hacer clic en el botón CLOSE
el archivo actualmente en ejecución se cerrará.
c. La ventana de procesamiento. Normalmente se muestra el nombre del
archivo. También muestra los detalles de procesamiento cuando el proceso
está siendo ejecutado.
d. El botón de escaneo. Si el hardware del escáner 3D está disponible y
conectado correctamente, está en color verde, de lo contrario estará de color
gris.
La ventana del visor de objetos
La ventana del visor de objetos tiene cuatro modos de visualización
accesible pulsando el botón MODE botón, imagen (22).
Imagen (22).- Botón MODE
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 30 -
Imagen (23).- Diferentes modos de visualización, de izda. A dcha. Textura, Sin Textura,
Polígonos y Puntos.
El modo de visualización muestra primero el objeto con textura, mientras que la
segunda muestra el objeto sin textura, como una superficie. El modo de
visualización tercero presenta la forma del objeto con polígonos y finalmente la
cuarta muestra la forma con puntos, imagen (23) Para facilitar la visualización,
los modos tercero y cuarto se presentan con un azul de fondo de pantalla, que
en la última versión de ScanStudio puede ser elegido por el usuario, imagen
(24).
Imagen (24).- Detalle del modelo de visualización Malla y Punto.
El ratón se puede utilizar para mover el objeto en diferentes direcciones
arrastrando y convirtiendo el objeto en el visor, y para acercar y alejar.
Arrastrando el botón derecho del ratón horizontalmente en los espacios vacíos,
se podrán ver los detalles de los objetos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 31 -
Jerarquía de escaneo
Cada exploración crea una familia de imágenes. La primera familia creada para
el modelo se denominará A, la segunda B, y así sucesivamente.
Los miembros de una familia de exploración son numeradas como N1, N2, N3,
etc., donde N es la letra de identificación de la familia. El siguiente esquema
muestra la organización de las exploraciones de un modelo creado a partir de
un análisis de 360º con seis divisiones, seguido de otro análisis de tres
divisiones y un último análisis sin divisiones.
Imagen (25).- Ejemplo de jerarquía de escaneo.
Cuando se termina una exploración multi-división, la familia queda
representada por una imagen en miniatura en la barra verde y azul en la parte
inferior de la pantalla. Para acceder a los distintos miembros de una familia, se
debe hacer doble clic en la miniatura de la familia. Las otras familias, en caso
de que las hubiere, desaparecen y la barra muestra el nivel inferior de la
jerarquía, donde cada miembro de la familia está representada por la imagen
en miniatura correspondiente. Se puede volver al nivel de la familia, haciendo
clic en la palabra Up junto al primer miembro de la familia.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 32 -
Imagen (26).- Ventana donde se muestra en miniatura las familias o las tomas de cada
familia.
Cuando los miembros de una familia están alineados aparecen en la zona
verde. En ese caso, si desea aislar una de los miembros individuales de la
edición, primero hay que separarlo arrastrándolo su miniatura a la zona azul. El
miembro puede ser devuelto a su familia arrastrándolo de nuevo en la zona
verde. Hay que tener en cuenta que si un miembro se separa de una familia, es
excluida de las operaciones que se aplican a la familia, como una fusión, una
regeneración, etc.
Panel principal de escaneo
Pinchando el botón “SCAN” accedemos al menú principal de escaneado,
imagen (27). En la parte superior de la pantalla aparece el botón “BACK” en
color azul, una ventana en color amarillo, unos botones de direccionamiento y
el botón de comienzo de escaneo que se describe a continuación, imagen (28).
Imagen (27).- Botón SCAN
Imagen (28).- Menú de control de escaneo
a.) Esta ventana “a” de color amarillo muestra el nombre del modelo que se
está escaneando. El usuario puede cambiar este nombre pinchando
dentro del recuadro, junto a la palabra MODEL.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 33 -
b.) Los botones de rotación “b” hacen girar la plataforma del auto-
posicionador para colocar el objeto que se vaya a escanear en la
posición deseada por el usuario.
c.) Los botones de direccionamiento “c” realizan un movimiento de la
vantana de encuadre hacia derecha e izquierda para fijar dentro de la
misma el objeto que se vaya a escanear.
d.) El botón “BACK” se utiliza para volver al menú principal.
Existen tres modos de escaneo: Simple, Sector y 360º.
Imagen (29). - Modos de escaneo
Single: Es el más rápido y escanea solo una parte del objeto, desde un
solo ángulo.
Bracket: Puede escanear el objeto desde tres ángulos continuos, el
grado de rotación está controlado por la división numérica seleccionada
por el usuario. El resultado serán tres imágenes escaneadas que habrá
que alinear y pertenecerán a una nueva familia.
360º: Escanea el objeto completo desde todos los ángulos. El grado de
rotación entre escaneos y el número total de tomas es controlado por el
número de divisiones. Por ejemplo: 360º / nº de divisiones = Grado de
rotación. Un escaneo completo conforma una nueva familia de escaneo.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 34 -
Precisión y Velocidad.
Imagen (30).- Panel de velocidad y precisión
Precisión:
Hay dos modos de precisión que se eligen en función de la distancia de
escaneo: “Macro” y “Wide”. La elección la determinará el tamaño del objeto y la
resolución deseada.
Modo MACRO Modo WIDE
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 35 -
Macro = 0,127mm de precisión, el campo de visión es de 76x127mm. El objeto
se coloca a una distancia del escáner de 165mm.
Wide = 0,381mm de precisión, el campo de visión es de 254x330mm. El objeto
se coloca a una distancia del escáner de 432mm.
Velocidad:
Hay tres velocidades de escaneo diferentes: estándar, rápido y lento. Las
propiedades de la velocidad dependen del tiempo de escaneo y de la calidad
deseada. La ventana de color amarillo en el panel de control mostrará también
el tiempo aproximado total para diferentes modos de velocidad. La imagen (31)
muestra el tiempo de escaneo aproximado para un escaneo simple.
Imagen (31).- Tiempo de escaneo aproximado
Target La imagen (32) muestra el control deslizante del ajuste para reflejar el color del
objeto. El ajuste correcto será aumentado o mejorado con los resultados que se
obtengan. Se ha de tener en cuenta los siguientes parámetros antes de
escanear un objeto: Un valor del 5% se debe seleccionar para los objetos muy
oscuros para que el tiempo de exposición sea máximo. Para los objetos
completamente claros el valor que se ha de fijar será 90-95%.
Imagen (32).- Las herramientas Target en el panel de escaneo.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 36 -
Acabado superficial:
Se elija el acabado mate o brillante, dependiendo de la textura de su objeto.
Procesado (Processing) Hay dos parámetros de ajuste y ensamblaje para procesar los datos de
escaneo, imagen (33).
Imagen (33). Herramientas de procesado en el panel de control
Tamaño del triangulo (Triangle Size)
También conocido como una simplificación de la herramienta de regenerar. El
tamaño del triangulo controla la disminución de resolución y el filtrado de los
datos recogidos. El tamaño del triangulo más pequeño aumentará el tiempo de
recorte y el número de puntos del modelo, y también ocupará mucho mas
memoria en el ordenador. Las propiedades se muestran a continuación:
0,0050” (0,127mm) Muestra un simplificación sin tratar de los datos. Esto
requiere mayor tiempo de procesado pero se obtiene una gran cantidad
de detalles de los objetos más pequeños.
0,0100” (0,254mm) Muestra una simplificación de ¼ de los datos.
0,0150” (0,381mm) Muestra una simplificación de 1/9 de los datos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 37 -
0,0500” (1,27mm) Muestra un simplificación de mayor filtrado y
disminución de resolución de los datos.
Suavizado (Smoothing)
Imagen (34).- Diferentes ejemplos de una cara escaneada con diferentes modos de suavizado.
La imagen (34) muestra los diferentes resultados de la simplificación y
suavizado de los datos procesados. En cuanto a la fijación de la suavización, el
valor 0 muestra la más desfavorable, mientras que 5 da lugar a la textura más
suavizada. El ajuste de suavizado se adaptará a la textura de la pieza
escaneada.
Ensamblaje (Assembly)
Permite definir la alineación manual o automático de las diferentes imágenes
de escaneo. En este proyecto la alineación se ha realizado manualmente.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 38 -
Posición (Position)
El auto-posicionador deberá ser girado usando los controles de rotación,
no pudiéndose hacer manualmente.
Se puede arrastrar el cursor alrededor del objeto para seleccionar un
área más pequeña de escaneo.
La escala métrica en el visor puede cambiarse modificando la precisión
de la vista de escáner como se muestra en la imagen (35).
Imagen (35).- Diferentes escalas métricas del visor.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 39 -
3.2. PROCESO DE ESCANEO 3D.
El siguiente diagrama de flujo muestra el orden en el se utilizaran las
herramientas del programa para escanear un objeto y obtener un modelo
tridimensional del mismo.
Imagen (36).- Diagrama de flujo.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 40 -
3.2.1. Fase previa al escaneo
Una vez que el programa ha sido instalado en el ordenador y el escáner
conectado, hay que estar seguro de que todos los componentes necesarios
están disponibles para realizar el escaneo. Estos componentes son:
- Ordenador con el programa ScanStudio NextEngine HD instalado.
- El escáner 3D NextEngine de sobremesa.
- El cable USB
- El cable de alimentación.
- El Auto-posicionador
- Varilla porta base
- Conector del Auto-posicionador.
Los pasos de la conexión son los siguientes:
- Conectar el cable de alimentación al escáner.
- Conectar el cable USB al puerto USB del ordenador y en la parte trasera
del escáner.
- Introducir la varilla porta base en una de las cuatro esquinas del auto-
posicionador.
- Introducir el plato base y la pinza soporte en la varilla porta base,
apretando los tornillos prisioneros correspondientes a cada una de las
partes.
- Conectar el auto-posicionador en el escáner.
Después de preparar el trabajo anterior, se debe marcar algunos puntos en el
objeto, que serán útiles para facilitar el proceso de alineación que se realizará
más adelante. Se colocará el objeto sobre la base del auto-posicionador. Para
la opción de precisión “WIDE”, la distancia entre el objeto y el escáner es
aproximadamente de 40-50cm. Cuando tenemos todo listo, abriremos el
programa ScanStudio NextEngine HD y la ventana de escaneado. Por último,
antes de fijar las propiedades de escaneo, se debe actuar sobre el comando de
rotación y direccionamiento para comprobar que todo el objeto este dentro de
la ventana del visor de escaneo y del alcance del rayo laser.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 41 -
3.2.2. Alineado, cortado y fusionado
Alineado (Align) Una vez realizada la primera exploración, y en función del tipo de escaneado
elegido obtenemos una o varias tomas del objeto en la parte inferior de la
pantalla. Cada una de ellas representa un miembro de la familia o una toma
del escaneo. Debemos alinear cada una de esas tomas para obtener una
imagen tridimensional del escaneo realizado.
Imagen (37).- Botón de ALINEAR.
Si el objeto que se fuera a escanear no tuviera marcas naturales en su
superficie que nos permitieran utilizarlas posteriormente como puntos
identificativos entre las diferentes tomas para realizar la alineación, deberíamos
realizar unas marcas artificiales en el propio objeto para facilitar una correcta
alineación.
Para llevar a cabo la alineación de una familia de tomas, elegiremos dos
imágenes miniatura en la parte inferior una por defecto en la casilla de color
verde y otra en la casilla de color azul. Una vez seleccionadas las dos
imágenes miniaturas que queremos utilizar para la alineación de la familia, se
pulsa el botón de alinear. En la pantalla aparecerá ampliadas ambas imágenes,
y nuestra misión ahora consistirá en localizar al menos tres puntos homólogos
en ambas imágenes y marcarlos con las bolitas de colores que aparecen en la
para superior derecha de cada una de las imágenes. Una vez que tengamos
marcados al menos los tres puntos en ambas imágenes, pulsamos la orden
“Attach Scans” dentro de la ventana de color amarillo en el panel principal. En
ese momento darán comienzo los cálculos de alineación entre todas las tomas
de la familia de imágenes, y obtendremos un mensaje que nos indicará que el
modelo está alineado “Model Aligned”. Las tomas en miniatura que estaban en
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 42 -
las casillas de color azul ahora están en la zona verde, mostrando que han
quedado alineadas y enlazadas.
En la parte superior del panel aparece una barra naranja que indica la
precisión alcanzada en la alineación de la familia de tomas.
Cortar (Trim)
Imagen (38).- Botón de Cortar.
Después de la alineación del primer escaneado, el objeto completo es
mostrado en la pantalla, pero también hay algunas partes innecesarias que han
sido escaneadas junto con el objeto, por ejemplo, alguna parte del auto-
posicionador o de la pinza soporte, por eso es necesario cortar siempre
después de cada alineación.
Dentro del menú TRIM aparece una serie de herramientas como se muestra en
la imagen (39) que podemos elegir para hacer la selección de las partes del
objeto escaneado que deseemos eliminar. El área seleccionada cambia a color
rojo y el área no seleccionada permanece en su color o textura original. Una
vez tengamos la selección hecha pulsamos la orden Trim (h) y
automáticamente se eliminará de la pantalla.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 43 -
Imagen (39).- Componentes del menú Trim.
a.) Botón de navegación del ratón: es el interruptor de funcionamiento
normal del ratón.
b.) Selector circular: dejándolo pulsado hacemos la selección de la parte del
objeto que deseamos eliminar.
c.) Selector Cuadrado: el puntero de selección de objetos que aparece en
pantalla es cuadrado.
d.) Selector de arrastre cuadrado: si dejamos el botón izquierdo del ratón
pulsado y nos desplazamos por la pantalla realizaremos una captura en
forma de ventana.
e.) Selector poliforma: Selecciona un área mediante un dibujo de polilínea
irregular.
f.) All: selecciona todo.
g.) De/Select: es el interruptor de seleccionar y deseleccionar.
h.) Trim: después de la selección se presiona este botón para eliminar los
objetos.
El primer escaneo general está casi terminado después de eliminar las partes
innecesarias del objeto, pero todavía falta información que no ha podido ser
escaneada como por ejemplo la parte superior e inferior. Por eso es necesario
seguir realizando al menos otros dos escaneos más para completar el modelo.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 44 -
Fusionado (Fuse)
El fusionado es el medio de compilar todas las partes cortadas y alineadas del
objeto escaneado o juntar grupos para conformar un objeto completo. Incluye
los siguientes pasos:
- Inicialización
- Analizar el modelo a fusionar
- Procesar las exploraciones fusionadas
- Procesar el mallado de las exploraciones
- Reparación o fijación de agujeros
- Regeneración de la textura de la malla
- Simplificación de la malla
- Fusión de texturas
Cabe señalar que la reparación o fijación de los agujeros y la simplificación de
las mallas, también se puede realizar manualmente con la orden “POLISH”.
Hay un botón de configuración, una barra deslizable de simplificación, un botón
de fusión y una barra amarilla en el menú de control de fusión, imagen (40).
Imagen (40)-. El botón de fusión y la barra de herramientas.
- La ventana amarilla: muestra el proceso de fusión y la información del
archivo.
- El botón de configuración (Settings): Abre la ventana de configuración
que se muestra en la imagen (41).
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 45 -
Imagen (41).- El panel de configuración de Fusión
- Relleno de Todos los Agujeros “Fill All Holes”: con la casilla
activada se rellenan con la malla todos los agujeros del objeto
escaneado.
- Relleno de Agujeros “Hole Filling”: rellena con la malla todos
aquellos agujeros que tengan un tamaño superior al valor que se
muestra en la ventana. Este valor se puede variar deslizando el
indicador, imagen (41).
- Mezclador de Texturas “Texture Blending”: indica cuantos pixeles
serán mezclados.
- Índice de resolución “Resolution Ratio”.
- Simplificación deslizando la escala: hay un rango de simplificación de
± 0,0000” (nada simplificado) hasta ± 0,2000 "(valor máximo de
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 46 -
simplificación). Cuanto mayor es el valor de simplificación mayor es el
tiempo de procesado.
- El botón de Fusión “Fuse”: se deberá ejecutar cuando estén definidas
todas las opciones de la fusión. Cuando se pincha en el botón de Fuse,
éste cambia a un botón de parada “stop” para anular la operación de
fusión cuando el usuario lo desee.
Si un objeto tiene varias partes, la fusión se puede hacer en diferentes
momentos y se han de compilar las partes una a una.
El resultado final de la fusión aparecerá como un grupo de familia en el bloque
verde de la barra inferior de vistas en miniatura.
3.2.3. Comprobación, preparación y mejora del objeto 3D sin
refinar
Es importante comprobar, preparar y mejorar el objeto 3D en bruto antes de
exportarlo a un fichero de CAD. El objeto posiblemente necesitará algún
pequeño retoque y modificación que se realizará manualmente con la orden
POLISH, para simplificar, suavizar o realizar un rellenando de agujeros. Por
otra parte, la herramienta CAD también puede ser utilizada para definir un
espacio de coordenadas global en el espacio objeto, orientado según nuestras
necesidades.
Refinado (Polishing) El refinado consta de tres partes: puede rellenar agujeros, suavizar la superficie
y simplificar polígonos, imagen (42).
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 47 -
Imagen (42).- El botón de refinado”Polish” y su panel de control.
Rellenado (FILL) Podremos ahorrar tiempo en el rellenado de agujeros manualmente si se
realiza automáticamente, durante la fase de fusionado. La imagen (43),
muestra el menú de Relleno.
Imagen (43).- Menú de Rellenado (Fill).
a.) Ventana de color amarillo: presenta el estado del proceso. (Por ejemplo
en la imagen (43) se muestra como se está haciendo una copia de
seguridad del modelo antes del rellenado).
b.) Botón de navegación del ratón: es el interruptor de funcionamiento
normal del ratón.
c.) Selector circular: dejándolo pulsado hacemos la selección de la parte del
objeto que deseamos eliminar
d.) Selector Cuadrado: el puntero de selección de objetos que aparece en
pantalla es cuadrado.
e.) De/Select: es el interruptor de seleccionar y deseleccionar.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 48 -
f.) Trim: después de la selección se presiona este botón para eliminar los
objetos.
Suavizado (BUFF) Puede haber algunos puntos erróneos que nos hacen ver la superficie un poco
vasta después del escaneado o rellenado. Por eso es necesario realizar un
suavizado para corregirlo y conseguir una superficie más refinada. Esta acción
la podemos comparar como cuando un artista suaviza la superficie de una
escultura de yeso con un trozo de papel de lija. La imagen (44) muestra el
menú de suavizado.
Imagen (44).- Menú control de suavizado (BUFF).
Este menú de control es casi igual que el menú de control TRIM mostrado en el
apartado 4.3. Todos los botones, excepto el botón W, tienen la misma función
de selección y propiedades. El botón de suavizado “BUFF” se deberá ejecutar
cuando estén definidas todas las opciones.
Simplificación (SIMPLIFY) La simplificación es una manera de reducir el número de polígonos en zonas
de superficie del objeto donde no es necesario que exista mucha densificación.
La imagen (45) muestra el menú de simplificación:
Imagen (45).- Menú de simplificación (SIMPLIFY)
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 49 -
Este menú de control es casi igual a los menús de control de Cortado (TRIM) y
suavizado (BUFF), excepto el control deslizable del valor de la simplificación y
el propio botón de simplificar (SIMPLIFY).
Botón CAD (ScanStudio HD) Normalmente el botón CAD, que se muestra en la imagen (46), se utiliza para
preparar el modelo para exportarlo a un fichero CAD/CAM tipo 3DS Max,
SolidWork, RapidWorks, OBJ, STL. Para la preparación se tienen cuatro
herramientas – Orientación (Orient), Seccionado (Spline), Recubrir (Surface) y
Comparar (Compare), imagen (46).
Imagen (46).- Botón CAD y sus cuatro herramientas.
Orientación (ORIENT) La herramienta de Orientación (ORIENT) se utiliza para definir un sistema de
coordenadas en el espacio modelo y orientar el objeto respecto a dicho
sistema.
La orientación del modelo se realiza de la siguiente manera:
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 50 -
1.) Hacer clic en el botón de la barra de herramientas de CAD para entrar
en la barra de herramientas de CAD.
Imagen (47).-
2.) Seleccionar la opción Orientar (ORIENT)
Imagen (48).-
3.) ScanStudio mostrará una representación de un cubo delimitador de los
planos de vista comunes: (Arriba, izquierda, delante..etc.).
Imagen (49).-
4.) Se puede elegir rotar el cubo delimitador y el conjunto de datos a la vez,
los datos de escaneo en relación con el cubo delimitador o el cubo
delimitador en relación con el conjunto de datos a través de la rotación
botones.
5.) Se Utiliza el botón para limitar las rotaciones en un solo eje.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 51 -
Imagen (50).-
6.) Se hace clic en el botón de base y se ponen 3 esferas en el objeto que
definirán una de las caras del cubo limitador.
Imagen (51).-
7.) Se hace clic en el botón de origen y se coloca 1 esfera para definir el
origen.
Imagen (52).-
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 52 -
Seccionar (SPLINE) La herramienta Seccionar (SPLINE) puede ser usada para extraer los límites
de contorno del objeto escaneado.
Imagen (53).-
ScanStudio automáticamente calculará y mostrará un cubo delimitador que
puede ser utilizado para definir los planos de corte a utilizar para extraer las
líneas frontera o contornos del modelo escaneado.
Imagen (54).-
El control deslizante ESPACIADO (Spacing) se puede utilizar para controlar la
distancia entre planos paralelos de corte.
Imagen (55).-
Se puede indicar manualmente la distancia entre planos de corte con el botón
Bounds y orientar la malla de datos respecto al cubo delimitador.
Cuando todo está preparado se ejecuta la orden SPLINE y se obtiene una
nueva ventana miniatura en la parte inferior de la pantalla de color verde, como
si de una nueva familia de tomas se tratara.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 53 -
El resultado puede ser exportado a un fichero IGES para poder ser analizadas
las secciones del objeto en un programa CAD.
Recubrir (SURFACE) La herramienta Surface convierte automáticamente los datos de escaneo en
superficies NURBS. Las superficies NURBS son representaciones matemáticas
de geometría en 3D capaces de describir cualquier forma con precisión, desde
simples líneas en 2D, círculos, arcos o curvas, hasta los más complejos sólidos
o superficies orgánicas de forma libre en 3D. Gracias a su flexibilidad y
precisión, se pueden utilizar modelos NURBS en cualquier proceso, desde la
ilustración y animación hasta la fabricación.
Comparar (COMPARE) Se utiliza para comparar los datos de escaneo con los datos CAD.
3.2.4. Exportación e importación de modelos 3D
Exportación Hay dos formas de exportar datos en 3D ScanStudio - ya sea utilizando el
menú SALVAR COMO (Save as….) o haciendo clic en el botón SALIDA
(OUTPUT), imagen (56).
Imagen (56).- Dos caminos para exportar el fichero.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 54 -
Al elegir la opción Guardar como en el menú Archivo, aparecerá en la pantalla
un explorador de archivos. Se elige el directorio donde debe ser guardado el
archivo. El archivo se nombra en el cuadro de texto Nombre de archivo (por
ejemplo, prueba.obj). El paso más importante es elegir el tipo de archivo o
extensión Obj, UD3, xyz….etc. en la opción Guardar como. Esto dependerá de
las propiedades del programa donde vaya a utilizarse. Las unidades pueden
ser en milímetros o centímetros, dependiendo de las necesidades del usuario.
Importación La importación de ficheros se realiza mediante el menú Archivo, en la opción
Import. Se muestran una serie de extensiones o tipos de archivos que
ScanStudio puede leer.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 55 -
METODOLOGÍA DEL
TRABAJO
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 56 -
4. METODOLOGÍA DEL TRABAJO.
4.1. ESTUDIO PREVIO PARA LA DEFINICIÓN DE LA
METODOLOGÍA DEL TRABAJO
Antes de definir la metodología del trabajo, se realizó un exhaustivo estudio del
escáner y del programa ScanStudio HD. El objetivo era conocer el
procedimiento de escaneo y los diferentes métodos de procesamiento. Se
analizó la documentación técnica entregada por NextEngine y posteriormente
se comenzó con las pruebas de escaneo.
Primeramente se eligió un objeto cerámico para comprobar los resultados que
se obtenían con este tipo de textura superficial, imagen (57).
Imagen (57).- Objeto cerámico.
Posteriormente se opto por escanear un objeto piramidal oscuro y con una
superficie pulida, siendo necesario aplicar una fina capa de PowderPen (polvos
de talco) para reducir la reflectividad, imagen (58).
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 57 -
Imagen (58).- Objeto oscuro y pulido en forma piramidal.
Con todos los resultados obtenidos se pudo conocer los tiempos de escaneo,
las configuraciones más idóneas en función de las características superficiales
del objeto, desarrollar un método que nos permitiera fusionar las diferentes
tomas de escaneo sin tener que alterar la superficie del objeto realizando
marcas en ella y que era condición indispensable para nuestro proyecto. En
definitiva nos permitió obtener una visión global del funcionamiento del escáner
y poder definir una metodología óptima para la realización del proyecto.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 58 -
4.2. METODOLOGÍA DEL TRABAJO
Las fases de un proyecto con láser escáner las podemos dividir en tres grandes
apartados:
Adquisición de datos.
Tratamiento y procesamiento de la información.
Visualización de resultados.
El método de trabajo que seguiremos para obtener el modelo tridimensional de
nuestra vasija será el siguiente:
Imagen (59).- Diagrama de flujo
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 59 -
4.2.1 Adquisición de datos
Antes de comenzar la fase de adquisición, hay que hacer un estudio previo del
objeto. Se debe prestar atención a varios aspectos:
Elección del sistema de escaneado.
El escáner NextEngine viene preparado con dos sistemas de escaneado
completos en el mismo equipo. Posee dos cámaras y dos juegos de láseres,
cada uno de ellos con sus correspondientes sistemas ópticos, optimizados para
obtener un resultado de alta precisión en función de la distancia donde
coloquemos el objeto.
Como se ha indicado anteriormente podemos optar por siguientes modos:
MACRO: utilizado para escanear objetos de tamaño pequeño (ej.
Teléfono móvil) con muy buena resolución. Distancia ideal desde el
escáner hasta el objeto 6,5” (16,5cm). Precisión alcanzada
±0,127mm.
WIDE: utilizado para objetos de mayor tamaño (ej. Caja de
zapatos). Distancia ideal desde el escáner hasta el objeto 17”
(43cm). Precisión alcanzada ±0,381mm.
Imagen (60).- Cable de selección del método MACRO o WIDE.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 60 -
Preparación del Objeto. Para objetos que son oscuros, brillantes o transparentes, puede ser necesario
aplicar una fina capa de PowderPen (polvos de talco) para reducir la
reflectividad.
Imagen (61).- Pincel y polvo de talco.
También es necesario para objetos que no posean marcas naturales en su
superficie que facilite su identificación en la fase de alineación, realizarles unas
pequeñas marcas que nos permitan utilizarlas para fusionar las diferentes
imágenes o bien introducir en la toma un segundo objeto auxiliar con rasgos
bien definidos de ayuda para identificar puntos comunes (ej. regla graduada).
Posición del objeto y elección de las tomas de escaneo.
Es conveniente realizar un estudio visual detallado del objeto previo al escaneo
para elegir la posición de escaneo más óptima del mismo. Valorando la
morfología del objeto debemos colocarlo sobre la plataforma para obtener una
optimización del proceso y reducir así las tomas de escaneo. Nuestro objetivo
debe ser conseguir escanear la mayor cantidad de superficie del objeto en un
solo escaneo de 360º con el fin de facilitar el proceso de alineación y reducir
las posteriores tomas de escaneo ya que de esta manera conseguiremos
también reducir el volumen de información.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 61 -
4.2.2 Tratamiento y procesamiento de la información
Una vez realizada la toma de datos, habrá que efectuar un tratamiento de la
información capturada, a fin de poder obtener el máximo rendimiento. La
mayoría de los equipos láser escáner tienen asociada una aplicación
informática de tratamiento de datos. Este programa está preparado para recibir
y tratar la gran cantidad de puntos de cada toma. Un sistema tradicional de
CAD se colapsaría sin una utilización de estos programas específicos.
En general se pueden seguir los siguientes pasos:
Predicción de cada toma.
Toma de datos y captura de los escaneos.
Alineación de las tomas pertenecientes a cada una de las familias de
escaneos.
Eliminación de ruido en las tomas y depuración de información.
Alineación de familias de escaneos.
Simplificación del modelo.
Fusión de las diferentes familias de escaneos.
Depuración y refinamiento del modelo manualmente (opcional).
Preparación CAD del modelo.
Exportación de resultados.
La mayoría de estos procesos se realizan de forma interactiva.
4.2.3 Visualización de los resultados
La visualización de los resultados puede realizarse anteriormente a los
procesos de tratamiento o procesado de los datos o una vez procesados los
mismos. Lógicamente, la calidad en el resultado final variará sustanciosamente
en función del tratamiento desarrollado.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 62 -
Las distintos resultados que se pueden obtener son las siguientes:
Nubes de puntos
Superficies malladas en base a triángulos.
Sólido del objeto sin texturas superficiales fotorrealistas.
Sólido del objeto con texturas superficiales fotorrealistas.
Secciones paralelas y orientadas del objeto.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 63 -
4.3. METODOLOGÍA EN LA ADQUISICIÓN Y TRATAMIENTO DE
DATOS
4.3.1 Metodología en la adquisición de datos
4.3.1.1. Planificación
En primer lugar fué necesario realizar un estudio previo de la vasija. Se
analizaron sus características y restricciones, se analizó el número de tomas
necesarias y la distancia de escaneo idónea.
Al tratarse de una vasija de tamaño medio elegimos la opción de escaneo
WIDE ya que el área visible para esta opción es de 254 x 330mm, el necesario
para visualizar nuestra vasija, ya que la opción MACRO se nos quedaba
pequeña para nuestra vasija, con una precisión de escaneo de 0,381mm.
La vasija presenta en su superficie una serie de motivos geométricos
decorativos geométricos que nos servirán para poder realizar las
señalizaciones necesarias de puntos comunes en diferentes tomas y llevar a
cabo la fase de alineación. Para asegurarnos aún más la posibilidad de
identificar puntos comunes entre las diferentes tomas se optó por utilizar un
regla graduada al centímetro y colocarla sobre la vasija en el momento de cada
escaneo.
Después de estudiar la morfología de la vasija se decidió realizar cuatro
familias de escaneos para abarcar toda su superficie. En total se obtuvieron 11
tomas, ocho pertenecientes a la familia A, o primer escaneo, una a la familia B,
o segundo escaneo, una la familia C o tercer escaneo y por último otra
perteneciente a la familia D, o cuarto escaneo.
El equipo escáner láser lleva integrada una cámara que puede capturar
imágenes que son aplicadas específicamente para la elección de la zona a
barrer.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 64 -
Para llevar a cabo el proceso de escaneado, se dispuso del siguiente material:
Equipo escáner láser tridimensional NextEngine.
Auto-posicionador o plataforma giratoria de plato y pinza soporte
Accesorios: regla graduada, cables de comunicación, etc.…
Un ordenador portátil con el programa ScanStudio HD.
4.3.1.2. Proceso de escaneado
El equipo escáner láser tridimensional trabaja conectado a un ordenador
portátil a través del cual se dan ordenes por comandos al equipo, indicándole
en cada momento que movimientos y acciones ha de realizar, además de
recoger, guardar y procesar la información que el equipo le envía como
resultado de la acción que se le ordenó.
El ordenador portátil se conecta mediante cables de conexión USB al equipo
escáner láser tridimensional y éste a la plataforma giratoria mediante conexión
ARJ-45. El ordenador portátil y el escáner se conectaran a una toma de tensión
eléctrica a 220V.
Una vez tengamos alimentación eléctrica tanto en el ordenador portátil como en
el escáner, se procede a ejecutar el programa ScanStudio HD. Este programa
permite interactuar con el equipo escáner láser tridimensional a través del
ordenador portátil, indicándole así las distintas órdenes o comandos.
Primer escaneo. (Familia A)
Una vez hayamos ejecutado el programa y accedido a la pantalla principal,
accionamos el comando SCAN e inmediatamente aparecerá en pantalla el
menú de configuración de los parámetros de escaneo, imagen (62).
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 65 -
Imagen (62).- Menú configuración parámetros del primer escaneo.
El objetivo de este primer escaneo será el de obtener un registro digital de la
máxima superficie de la vasija con el fin de optimizar al máximo el número total
de escaneos. Se optó por la opción de escaneo 360º con ocho tomas o
divisiones, cada una de ellas registrará por lo tanto una porción de superficie
dentro de un rango angular de 60º hasta completar un giro completo del Auto-
posicionador.
Imagen (63).- Configuración SCAN.
Se eligió la opción de máxima precisión WIDE (0.015”=0,381mm) en
combinación con la velocidad más lenta y con más resolución (HD), imagen
(64, para que el registro de la superficie de la vasija fuera lo más detallado
posible y obtener la máxima calidad en el resultado final.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 66 -
Imagen (64).- Configuración PRECISION y VELOCIDAD
Figura (65).- Proceso escaneado vasija.
Finalmente, se optó por la opción de alineación manual, para ello se desactivó
el comando “AUTOALIGN”. Se eligió la opción manual para la alineación de
tomas y familias de escaneos porque permite tener un control más exhaustivo
del proceso y el resultado obtenido suele ser es más preciso que en la opción
automática.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 67 -
Segundo, tercer y cuarto escaneo. (Familias B, C y D).
Nuestro objetivo en el segundo, tercer y cuarto escaneo será la de cubrir la
zona de sombra que no se pudo registrar con el láser anteriormente,
concretamente la zona inferior del apoyo con la plataforma soporte y la zona
superior de la vasija donde colocamos la regla graduada.
La configuración de los parámetros de escaneo es idéntica en ambos
escaneos. Las únicas diferencias existentes son; la zona registrada en cada
una de ellas, el segundo escaneo registrará la zona inferior, el tercero y cuarto
la zona superior, y el número de tomas, que es de una única toma en todas
ellas. Las familias C y D son idénticas, ya que después de un primer escaneo
de la zona superior de la vasija, nos dimos cuenta de que había una zona que
no quedaba bien representada, por la dificultad de escanear el borde de la
vasija, se decidió repetir el escaneo asegurándonos de que quedaría cubierta
la zona anterior, y asi tendríamos un mayor numero de puntos para cubrir
zonas que no se habían cubierto anteriormente.
4.3.2 Metodología en el tratamiento de datos.
4.3.2.1. Alineación de tomas. (Align family)
Después de cada escaneo se debe realizar la alineación de las tomas
pertenecientes a cada una de las familias. Para llevar a cabo este proceso se
han de elegir dos tomas de cada una de ellas y fijar al menos tres puntos
idénticos en ambas tomas. Posteriormente, se realizará la alineación
automatizada de toda la familia.
El programa ScanStudio HD presenta dos tomas consecutivas por defecto en
pantalla, se pueden cambiar por otras dos diferentes que aparecen en
miniatura en la parte inferior de la pantalla. La alineación se lleva a cabo
colocando sobre los puntos elegidos las esferas de colores (rojo, amarillo y
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 68 -
azul) que aparecen en la parte superior derecha. Se han de elegir al menos
tres puntos fácilmente identificables en ambas tomas y arrastrar cada una de
esas esferas hasta situarlas justo encima de cada punto de alineación.
Alineación tomas. Familia A
Para llevar a cabo la alineación de las ocho tomas pertenecientes a la familia A
se eligieron las tomas A1 y A2. Se colocaron las siete esferas que identifican a
puntos comunes en ambas tomas; (siendo 3 el número mínimo de esferas
sobre la vasija), imagen (66).
Imagen (66).- Alineación Familia A. Situación de esferas.
Cuando se tuvo marcados los siete puntos comunes en ambas tomas, se
ejecutó la orden Alinear (ALIGN). Las ocho tomas pasan automáticamente a
estar dentro de la ventana de color verde en la parte inferior de la pantalla. Este
hecho indica que se han alineado correctamente. El valor de la precisión
obtenida en la alineación lo muestra la barra de color mostaza, donde se puede
leer un valor de 0.002 in. (0,051 mm), imagen (67).
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 69 -
Imagen (67).- Alineación Familia A. Resultado obtenido.
Alineación tomas. Familia C y D
La alineación de las familia C y D se llevó a cabo con las únicas tomas de estas
familias, las correspondientes C y D. Las cinco esferas de alineación se
colocaron dos sobre la vasija y tres sobre las intersecciones de las zonas
coloreadas de la regla graduada, imagen (68).
Imagen (68).- Alineación Familias C y D. Situación de esferas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 70 -
Posteriormente, se ejecutó el comando ALIGN (Alinear), y las dos tomas
pasaron a formar parte de la zona verde indicando que se había realizado
correctamente. El valor de la precisión obtenida en la alineación fue 0.003 in.
(0,076mm), imagen (69).
Imagen (69). - Alineación Familias C y D. Resultado obtenido.
Alineación tomas. Familia B
En la familia B no se tuvo que realizar ninguna alineación, ya que con la toma
obtenida fue suficiente para captar el fondo de la vasija, imagen (70).
Imagen (70).- Toma Familia B.
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4.3.2.2. Cortado (Trim)
Una vez hayamos obtenido la alineación de cada una de las familias, el
siguiente paso a cada alineación es el cortado (TRIM). Esta operación consiste
en eliminar el ruido y los elementos que no sean de nuestro interés y que
hayan sido registrados durante el escaneado de la vasija y que ahora aparecen
en el modelo alineado.
Es un proceso muy laborioso y que requiere cierta habilidad en la visión
espacial, siendo imprescindible manejar y conocer perfectamente los
comandos de giro, desplazamiento y zoom del propio programa que se
ejecutan actuando sobre los botones del propio ratón.
Cortado. Familia A
La depuración de información en la familia A, se llevo a cabo eliminando los
elementos auxiliares utilizados para el escaneo de la vasija, tal como la regla
graduada empleada para poder alinear que fue registrada durante el
escaneado. La selección realizada se muestra en color rojo.
Imagen (71).- Cortado Familia A. Selección de elementos.
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Imagen (72).- Cortado Familia A. Selección de elementos.
La herramienta más utilizada fue la poligonal, por ser esta la que mejor se
adaptaba a las formas de los elementos que teníamos que borrar. Esta opción
era también la más lenta de todas ellas, pero la más segura para no borrar
elementos no deseados.
El resultado final se puede apreciar en la figura (73), donde se observa la
eliminación de todos los elementos no pertenecientes a la vasija y que se
habían registrado en la fase de escaneado.
Imagen (73).- Cortado Familia A. Resultado final.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 73 -
Cortado. Familia C-D
El proceso de cortado en la familia C fue muy similar a la anterior, se observa
en la imagen (74) se llevo a cabo eliminando los elementos auxiliares utilizados
para el escaneo de la vasija, tal como la regla graduada empleada para poder
alinear y la plataforma de apoyo que fueron registrados durante el escaneado.
También fue necesario eliminar ruido alrededor de la imagen alineada. La
selección realizada se muestra en color rojo.
Imagen (74).- Cortado Familia C-D. Selección de elementos.
Imagen (75).- Cortado Familia C-D. Selección de elementos.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 74 -
Imagen (76). Cortado Familia C-D. Resultado final.
El resultado final se observa en la imagen (76), donde se aprecia la eliminación
de todos los elementos no pertenecientes a la vasija y que se habían registrado
en la fase de escaneado.
Cortado. Familia B
Por último, se llevó a cabo el proceso de limpieza y cortado en la familia D,
siendo el resultado la parte inferior de la vasija, imagen (77).
Imagen (77).- Cortado Familia B. Resultado final.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 75 -
4.3.2.3. Alineación de familias (ALIGN FAMILIES)
Hasta este momento tenemos 3 familias de tomas realizadas, alineadas,
cortadas pero independientes unas de otras, es decir, tenemos nuestra vasija
dividida en tres pedazos que debemos de unir para confeccionar un solo
cuerpo. Con la alineación de familias vamos a conseguir tener nuestro modelo
unido utilizando puntos comunes en las tres familias de tomas existentes.
El proceso de alineación será exactamente igual al explicado anteriormente en
la alineación de las tomas de cada una de las tres familias. Habremos de
identificar al menos tres puntos en común entre dos familias y colocar sobre
ellos las esferas de colores que para tal fin tiene diseñado el propio programa.
Cuando hayamos tenido las dos primeras familias alineadas, una de ellas se
alineará con la última familia que haya quedado.
Alineación familias A y C-D.
Una vez estudiados los tres resultados obtenidos después de la operación de
cortado, se decidió empezar con la alineación de las familias A y C-D, ya que
mostraban puntos comunes mejor identificables que el resto de las posibles
combinaciones. Ya no disponemos de elementos auxiliares que nos faciliten la
alineación, ahora estamos obligados a identificar puntos característicos en la
superficie de nuestra vasija. Este hecho requiere mucho más atención y el
proceso se ralentiza considerablemente.
Para llevar a cabo la alineación se fijaron seis esferas, imagen (78).
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Imagen (78).- Alineación Familia A y C-D. Situación de esferas.
Imagen (79).- Alineación Familia A y C-D. Resultado final.
Imagen (80).- Alineación Familia A y C-D. Resultado final.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 77 -
Cuando se tuvo colocadas las seis esferas, se ejecuto la orden ALIGN
(Alinear). Las dos familias C y D pasaron automáticamente a estar dentro de la
ventana de color verde en la parte inferior de la pantalla, este hecho indica que
se han alineado correctamente. El valor de la precisión obtenida en la
alineación lo muestra la barra de color mostaza, donde se puede leer un valor
de 0.002 in. (0,051mm), imágenes (79 y 80).
Alineación familias A Y B.
Para obtener un único modelo, ya solo nos falta alinear una de las dos familias
que se encuentras alineadas con la familia B. El proceso fue idéntico al
anterior.
Imagen (81).- Alineación Familia A y B. Situación de esferas.
Cuando se tuvo colocadas las ocho esferas, se ejecuto la orden ALIGN
(Alinear). La familia B paso automáticamente a estar dentro de la ventana de
color verde en la parte inferior de la pantalla, este hecho indica que se han
alineado correctamente. El valor de la precisión obtenida fue también 0.002 in.
(0,051mm).
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 78 -
Imagen (82).- Alineación Familias A, B y C-D. Resultado final.
Imagen (83).- Alineación Familia A, B y C-D. Resultado final.
En las imágenes (82 y 83) se muestra el resultado de la alineación de las
familias A, B y C-D, donde claramente se observa que ya se ha formado un
modelo completo y único, por primera vez en todo el proceso se puede ver
nuestra vasija escaneada en pantalla.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 79 -
4.3.2.4. Fusión (fuse)
Una vez que hemos ensamblado todas las tomas realizadas, hemos creado un
modelo formado por múltiples tomas y con diferente mallas superpuestas unas
con otras, con la herramienta de fusión pretendemos obtener una simplificación
de los datos de alineación, una única malla del objeto escaneado sin
superposiciones y el cerramiento o relleno de los posibles huecos que tenga el
objeto.
El proceso de fusión fácil y sencillo, primero se obtuvo la información en cuanto
al número de puntos y triángulos de nuestro modelo, a través del menú
principal, pulsando la opción “Model Information”, imagen (84).
Imagen (84).- “Model Information” Números de triángulos y puntos.
Después de varias pruebas cambiando los valores de, mezclador de texturas
“Texture Blending”, que indica cuantos pixeles serán mezclados y el índice de
resolución “Resolution Ratio”, asi como la configuración del fusionado probando
con, “Fill holes”, “No hole filling” y ”create water-tight model”, nos quedamos
con esta última ya que los bordes de la vasija estaban mejor definidos.
La fusión se llevo a cabo sin problemas con la siguiente configuración, imagen
(85).
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 80 -
Imagen (85).- Configuración Fuse.
Obteniendo una tolerancia de 0,0000” (0,00mm) y el programa creó una nueva
familia “E”, donde se guarda el modelo tridimensional de nuestra vasija
fusionada, imágenes (86 y 87).El resultado final de la fusión fue inesperado,
aunque los bordes quedaron bien definidos y programa cerro automáticamente
la parte superior de la vasija, con lo que tuvimos que hacer un posterior
cortado de la zona inesperada, imágenes (88 y 89). Obteniendo así el modelo
tridimensional de la vasija, imágenes (90 y 91).
Imagen (86).- Resultado de la Fusión.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 81 -
Imagen (87).- Resultado de la Fusión.
Imagen (88).- Selección de la zona de cortado.
Imagen (89).- Selección de la zona de cortado.
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Imagen (90).- Resultado final.
Imagen (91).- Resultado final.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 83 -
4.3.2.5. Pulido y refinamiento manual del modelo (Polish)
Tal como se indicó anteriormente, el pulido y refinamiento manual del modelo
es opcional. En nuestro caso, fue necesario realizar un proceso de pulido pero
únicamente en los bordes de nuestra vasija que mostraba algún trazo irregular
fuera de lo común, en cambio no fue necesario realizar un cerramiento o
rellenado manual de huecos ya que se realizo automáticamente en el proceso
de fusión y por último tampoco fue necesario simplificar la superficie de la
vasija reduciendo número de puntos y triángulos, por tratarse de una vasija con
una superficie homogénea en su totalidad.
Para el proceso de pulido de los bordes primero, tuvimos que seleccionar la
zona del borde de la vasija, imagen (92). Utilizando la siguiente configuración,
imagen (93).
Imagen (92).- Selección de la zona a pulir.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 84 -
Imagen (93).- Configuración Buff
Imagen (94).- Antes y después del pulido.
En la imagen (94) podemos apreciar el resultado del pulido comparando las
dos imágenes.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 85 -
4.3.2.6. Salvar y exportar
El programa a través del menú FILE y la orden SAVE y SAVE AS, permite
salvar todos los cambios realizados en el modelo y guardarlos en un fichero
dentro del directorio elegido. Decidimos exportar nuestro modelo a todas las
clases de ficheros que nos permite el programa que por defecto en la versión
básica son: PLY, OBJ, STL, VRML, XYZ, U3D, IGES y STEP, con el fin de
facilitar la conversión a través de un programa puente a fichero de AutoCad u
otro programa 3D que nos permita analizar geométricamente el modelo
obtenido.
Imagen (95).- Diferentes ficheros de exportación
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 86 -
4.3.3.1. Resultados NextEngine 3D ScanStudio HD
Después de realizar todos los procesos, se obtiene el resultado final, que
puede ser visualizado de cuatro formas diferentes, modelo realista, modelo sin
color, modelo con triángulos y modelo con puntos. En este apartado se
muestran algunos ejemplos de las posibles opciones. Para seleccionar
cualquiera de las cuatro opciones basta con pinchar en una de las cuatro
esferas representadas en la esquina inferior izquierda de la pantalla.
Modelo Realista:
Imagen (96).- Resultado modelo realista.
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Imagen (97).- Resultado modelo realista.
Modelo Sólido:
Imagen (98).- Resultado modelo realista.
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Imagen (99).- Resultado modelo sólido.
Imagen (100).- Resultado modelo sólido.
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Imagen (101).- Resultado modelo sólido.
En este modelo de sólido pudimos apreciar claramente las hendiduras y
pequeñas irregularidades de la vasija, esto se debe al proceso de fabricación
de la vasija.
Modelo Malla:
Imagen (102).- Resultado modelo Malla.
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Imagen (103).- Resultado modelo Malla.
Imagen (104).- Resultado modelo Malla.
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Imagen (105).- Resultado modelo Malla.
Modelo con puntos:
Imagen (106).- Resultado modelo Puntos.
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Imagen (107).- Resultado modelo Puntos.
Imagen (108).- Resultado modelo Puntos.
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Modelo con CAD TOOLS:
En la versión ScanStudio HD con la que se ha realizado este trabajo, viene
como opción demo una serie de herramientas que son suministradas en la
versión CAD TOOLS y que se venden por separado. Nuestra versión
solamente nos permite trabajar en forma demo con la herramienta
ORIENTACION (ORIENT) y SECCIONADO (SPLINE) para mostrarnos los
resultados en pantalla, no nos deja exportar los resultados obtenidos. Las
herramientas de CAD TOOLS son ORIENTACION (ORIENT), SECCIONADO
(SPLINE), SUPERFICIE (SURFACE) Y COMPARACION (COMPARE).
Los resultados CAD TOOLS DEMO obtenidos para nuestro modelo fueron los
siguientes:
ORIENTACION (ORIENT): Nos permite girar la vasija en los tres ejes X, Y, Z
hasta colocar el modelo en la orientación deseada, actuando sobre el cubo o
bien sobre el modelo.
Imagen (109).- Orientación
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 94 -
SECCIONADO (SPLINE): Nos permite seccionar la vasija en el número de
planos paralelos que deseemos para obtener posteriormente las líneas de
intersección entre dichos planos y el modelo, creando una nueva familia “F”.
Imagen (110).- Selección Spline
Imagen (111).- Resultado Spline
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EL LÁSER TRACKER LTD800
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 96 -
5. EL LÁSER TRACKER LTD800
5.1.- DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO LÁSER TRACKER LTD800 Para hacernos una idea de la filosofía de funcionamiento del sistema, podemos
decir que mediante el cálculo de los ángulos verticales y horizontales junto con
una distancia, podemos obtener las coordenadas X,Y,Z de un punto en el
espacio y un sistema de coordenadas, imagen (112).
Imagen (112).- Funcionamiento del sistema Láser Tracker.
Internamente, vemos a continuación un pequeño esquema de la composición
del sistema, imagen (113).
Imagen (113).- Componentes internos del Láser Tracker.
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 97 -
Ligado al sistema, siempre tenemos la unidad de control (LTController) que
mediante el cable de red, los cables motor y sensor, obtenemos la constante
comunicación durante la medición.
A continuación, podemos ver una configuración simple de un sistema para el
normal funcionamiento, imagen (114).
Imagen (114).- Configuracion del sistema Láser Tracker.
Para poder establecer una comunicación estable, es necesario configurar un
tipo de comunicación en red. En este caso debe ser mediante un protocolo
TCP/IP.
El Láser Tracker de Leica permite la medición móvil mediante el palpador de
Leica (T-Probe).
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Palpadores (T-Probe):
El palpador de Leica (T-Probe), inalámbrico y sin brazo para el palpado de
puntos ocultos o difíciles de acceder, alcanza hasta los 30 m en cualquier
dimensión.
Imagen (115).- Palpador inalambríco (T-Probe).
5.1.1.- Características del equipo Láser Tracker ltd800 El Láser Tracker puede medir objetos de hasta 70 metros de diámetro con una
precisión de micras.La velocidad de adquisición de datos es de 3000
puntos/seg, en tiempo real. Se adjunta certificado de calibración, anexo II.
Imagen (116).- Láser Tracker LTD 800.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 99 -
5.2.- TOMA DE DATOS DEL CONTROL MÉTRICO
El equipo Láser Tracker se colocó a unos 5 metros de distancia de la vasija, en
un soporte de corcho con unos clavos numerados que indicaban las diferentes
posiciones en las que se iban a tomar los datos, 8 en total, con una variación
de 45 grados. De esta manera se tomaban todos los datos desde una posición
se giraba 45 grados y así sucesivamente, también colocamos 4 dianas
reflectantes, imagen (117).
Imagen (117).- Toma de datos Láser Tracker LTD 800.
El primer paso fue medir los elementos de preseñalización, las 4 dianas y los
ocho tornillos con la ayuda del palpador.
A continuación se midieron los extremos de los elementos rectilíneos de la
vasija, mientras el equipo medía iba tomando imágenes infrarrojas de cada una
de las ocho tomas, imágenes (118, 119), así como imágenes en visible,
imágenes (120, 121), con una cámara digital Olympus auto-calibrada situada
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 100 -
en la cabeza del Láser Tracker para el posterior tratado de los datos
espectrales
Imagen (118).- Imagen infrarroja de la vasija.
Imagen (119).- Imagen infrarroja de la vasija.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 101 -
Imagen (120).- Imagen visible de la vasija.
Imagen (121).- Imagen visible de la vasija.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 102 -
5.3.- TRATAMIENTO DATOS. DATOS ESPECTRALES
5.3.1.- Tratamiento de coordenadas X, Y, Z
Obtuvimos las coordenadas X, Y, Z de los elementos de preseñalizado así
como los puntos de los extremos de los elementos rectilíneos de para cada una
de las ocho tomas.
Seleccionamos las coordenadas del elemento rectilíneo central de cada toma y
calculamos la distancia, obteniendo ocho distancias, para posteriormente
compararlas con las mismas distancias medidas en el modelo creado en 3D.
5.3.2.- Tratamiento de datos espectrales
En cuanto al tratamiento de datos espectrales, durante la toma de datos se
generaron dos ficheros, un fichero imagen para cada toma en visible, tres
bandas RGB y otro fichero imagen para cada toma en infrarrojo, una banda.
Con estos dos ficheros se podría generar uno único para cada toma con las 4
bandas superpuestas, donde se podrían analizar los componentes principales
(PCA) de la vasija, este estudio sería motivo para otro proyecto fin de carrera.
Con las imágenes infrarrojas realizaremos una pseudo-prueba, con el
programa microstation, para intentar ajustarlas a nuestro modelo 3D, y obtener
así un modelo 3D con imágenes infrarrojas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 103 -
PRECISIONES
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 104 -
6. ESTUDIO DE PRECISIONES
6.1. ESTUDIO DE PRECISIÓN DE LAS TOMAS Y FAMILIAS DE
ESCANEO
Una vez calculado y generado el modelo tridimensional de la vasija se procede
a determinar la precisión del mismo.
Para el cálculo de la precisión a posteriori se analizaron todos y cada uno de
los factores que podían afectar al proceso de generación del modelo.
La primera variable a tener en cuenta es la incertidumbre producida en la
propia toma de datos, debido a las características técnicas del instrumento de
medida.
Observando las especificaciones técnicas que proporciona el fabricante del
equipo escáner láser, se calculó que la precisión en la posición absoluta en
cada uno de los puntos medidos es de 0,381 mm a una distancia de 43 cm.
A este error se le denomina error de instrumentación y se expresa:
ei = 0,381 mm
El siguiente error que influye en la determinación de la precisión final, es la
precisión con la que se realizó la unión de cada toma independiente en el
modelo.
La precisión en la unión de las tomas, viene determinada por las desviaciones
típicas del cálculo de la transformación, realizada en el proyecto con el
programa ScanStudio HD.
En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 105 -
UNIÓN DE ESTACIONES ERROR COMETIDO (mm)
TOMAS FAMILIA A =
1+2+3+4+5+6+7+8 0,051
FAMILIA “C+D” 0,076
FAMILIA “A+CD” 0,051
FAMILIA “A+B” 0,051
Tabla (2).- Error cometido en la unión de tomas.
Este parámetro que denominaremos error de unión, vendrá dado en el modelo
completo por la componente cuadrática de cada uno de los errores cometidos
en la unión de pares y se expresa:
eu = √ 0,0512 +0,0762 + 0,0512 + 0,0512
eu = 0,1165 mm
Una vez obtenidos todos y cada uno de los errores que influyeron en la
formación del modelo, se obtiene el error total como la componente cuadrática
de los valores que forman estas variables en el proyecto que se presenta.
eT =√ ei2 + eu
2
eT = 0,3984 mm
6.2. ESTUDIO DE LA PRECISION OBTENIDA
Para llevar a cabo el estudio de precisión del resultado obtenido en el escaneo
de nuestra vasija, se midieron unos puntos mediante Laser-Tracker que ofrecía
una precisión de la centésima de milímetro. Estos puntos medidos eran
extremos de las líneas verticales de la vasija, imagen (122), midiendo tres
líneas por cada posición. Posteriormente se hará una comparativa de
distancias entre puntos tanto con las mediciones Láser Tracker como en el
modelo obtenido con el Láser Escáner.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 106 -
Imagen (110).- Puntos de control medidos con Láser Tracker
La vasija se colocó en un soporte de corcho con unos clavos numerados que
indicaban las diferentes posiciones en las que se iban a tomar los datos, 8 en
total, con una variación de 45 grados. De esta manera se tomaban todos los
datos desde una posición se giraba 45 grados y así sucesivamente.
Dado que la medición con Láser Tracker es una técnica más precisa que la
medición con el escáner láser, las medidas tomadas con Láser Tracker tienen,
en esta comparación, el papel de valores” verdaderos”, y las diferencias
encontradas el de “errores absolutos”.
Para determinar la precisión con la que obtenemos las mediciones realizadas
en nuestro programa de análisis dimensional, se realizaron los siguientes
cálculos correspondientes a las 8 tomas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 107 -
PRIMERA TOMA.
Primero comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a
partir de las observaciones anteriormente señaladas.
Siendo la expresión algebraica de la desviación estándar:
Expresión algebraica (1). Desviación estándar.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas sobre el modelo digital y
los primeros cálculos necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
1ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 53,982 0,0280563
2 53,736 0,0061466
3 53,819 0,0000212
4 53,822 0,0000578
5 54,150 0,1126274
6 53,803 0,0001300
7 53,885 0,0050268
8 53,717 0,0094868
9 53,637 0,0313998
10 53,593 0,0488410
Tabla (3). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 53,8144mm
0,2417
N
XN
i
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1
2
N
i
iX1
2
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Siendo el valor final de la desviación estándar:
Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (2). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
54.203 , 53.426
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 53,982
2 53,736
3 53,819
4 53,822
5 54,150
6 53,803
7 53,885
8 53,717
9 53,637
10 53,593
Tabla (4). Observaciones admitidas 1ª Toma.
0,1554mm
N
XN
i
i
1
2
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ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 109 -
Como se puede observar en la tabla 3, todas las observaciones quedan dentro
del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas. En
este test comparamos el valor observado de la magnitud, con el valor teórico
de la misma. Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas
serán las medidas obtenidas
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (3). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 53.663 mm, dato obtenido mediante Láser
Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0018968
2 0,0000994
3 0,0004537
4 0,0004713
5 0,0044203
6 0,0003654
7 0,0009187
8 0,0000544
9 0,0000126
10 0,0000912
Tabla (5). Resultado del test 1ª Toma.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 110 -
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas.
Atendiendo a los resultados obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos
concluir que el valor final es el que responde a la media de los valores
admitidos.
SEGUNDA TOMA.
Primero comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a
partir de las observaciones anteriormente señaladas.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas y los primeros cálculos
necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
2ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 55,922 0,0161138
2 55,964 0,0071809
3 55,782 0,0709370
4 55,959 0,0079816
5 55,969 0,0062790
6 56,411 0,1310874
7 56,185 0,0185940
8 55,922 0,0161138
9 56,186 0,0189228
10 56,186 0,0189228
Tabla (6). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 56,0486 mm
0,3121
N
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iX1
2
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Siendo el valor final de la desviación estándar:
Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (4). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
49055.607,56.
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 55,922
2 55,964
3 55,782
4 55,959
5 55,969
6 56,411
7 56,185
8 55,922
9 56,186
10 56,186
Tabla (7). Observaciones admitidas 2ª Toma.
0,1766 mm
N
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2
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Como se puede observar en la tabla 8, todas las observaciones quedan dentro
del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas.
Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas serán las
medidas obtenidas.
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (5). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 55,680 mm, dato obtenido mediante Láser Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0010540
2 0,0014511
3 0,0001878
4 0,0014005
5 0,0015026
6 0,0096036
7 0,0045847
8 0,0010540
9 0,0046029
10 0,0046029
Tabla (8). Resultado del test 2ª Toma.
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas. Atendiendo a los resultados
obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos concluir que el valor final es el
que responde a la media de los valores admitidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 113 -
TERCERA TOMA.
Comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a partir de
las observaciones anteriormente señaladas.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas y los primeros cálculos
necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
3ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 56,9676 0,0465869
2 56,7071 0,0019945
3 56,8347 0,006879
4 56,9375 0,0344993
5 56,6012 0,0226683
6 56,4735 0,0774286
7 56,8101 0,0034036
8 56,8101 0,0034036
9 56,7071 0,0019945
10 56,6687 0,006899
Tabla (9). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 56,7518 mm
Siendo el valor final de la desviación estándar:
0,2058
0,1434 mm
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2
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Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (6). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
11056.393,57.
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 56,968
2 56,707
3 56,835
4 56,938
5 56,601
6 56,474
7 56,810
8 56,810
9 56,707
10 56,669
Tabla (10). Observaciones admitidas 3ª Toma.
Como se puede observar en la tabla 11, todas las observaciones quedan
dentro del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas.
Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas serán las
medidas obtenidas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 115 -
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (7). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 56,284 mm, dato obtenido mediante Láser Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0083089
2 0,0031768
3 0,0053912
4 0,0075958
5 0,0017837
6 0,0006404
7 0,0049130
8 0,0049130
9 0,0031768
10 0,0026315
Tabla (11). Resultado del test 3ª Toma.
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas.
Atendiendo a los resultados obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos
concluir que el valor final es el que responde a la media de los valores
admitidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 116 -
CUARTA TOMA.
Comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a partir de
las observaciones anteriormente señaladas.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas y los primeros cálculos
necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
4ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 54,4517 0,0123077
2 54,7126 0,0224880
3 54,6878 0,0156650
4 54,4779 0,0071809
5 54,7397 0,0313502
6 54,7632 0,0402243
7 54,4779 0,0071809
8 54,3927 0,0288796
9 54,7082 0,0211877
10 54,2147 0,1210622
Tabla (12). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 54,5626mm
Siendo el valor final de la desviación estándar:
0,3075
0,1754 mm
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2
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
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Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (8). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
00154.124,55.
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 54,452
2 54,713
3 54,688
4 54,478
5 54,740
6 54,763
7 54,478
8 54,393
9 54,708
10 54,215
Tabla (13). Observaciones admitidas 4ª Toma.
Como se puede observar en la tabla 14, todas las observaciones quedan
dentro del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas.
Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas serán las
medidas obtenidas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 118 -
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (9). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 54,309 mm, dato obtenido mediante Láser Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0003750
2 0,0030010
3 0,0026409
4 0,0005241
5 0,0034159
6 0,0037904
7 0,0005241
8 0,0001290
9 0,0029271
10 0,0001637
Tabla (14). Resultado del test 4ª Toma.
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas.
Atendiendo a los resultados obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos
concluir que el valor final es el que responde a la media de los valores
admitidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 119 -
QUINTA TOMA.
Comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a partir de
las observaciones anteriormente señaladas.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas y los primeros cálculos
necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
5ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 51,8916 0,0026626
2 51,6405 0,0398002
3 52,1346 0,0867892
4 51,8802 0,0016160
5 51,8958 0,0031136
6 51,6317 0,0433889
7 51,6475 0,0370562
8 51,9031 0,0039816
9 51,8875 0,0022563
10 51,8875 0,0022563
Tabla (15). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 51,840mm
Siendo el valor final de la desviación estándar:
0,2229
0,1493 mm
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i
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1
2
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 120 -
Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (10). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
21351.467,52.
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 51,8916
2 51,6405
3 52,1346
4 51,8802
5 51,8958
6 51,6317
7 51,6475
8 51,9031
9 51,8875
10 51,8875
Tabla (16). Observaciones admitidas 5ª Toma.
Como se puede observar en la tabla 17, todas las observaciones quedan
dentro del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 121 -
Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas serán las
medidas obtenidas.
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (11). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 51,386 mm, dato obtenido mediante Láser Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0049780
2 0,0012621
3 0,0109106
4 0,0047561
5 0,0050610
6 0,0011764
7 0,0013324
8 0,0052070
9 0,0048976
10 0,0048976
Tabla (17). Resultado del test 5ª Toma.
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas.
Atendiendo a los resultados obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos
concluir que el valor final es el que responde a la media de los valores
admitidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 122 -
SEXTA TOMA.
Comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a partir de
las observaciones anteriormente señaladas.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas y los primeros cálculos
necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
6ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 52,8583 0,0023532
2 52,3000 0,2598858
3 52,6349 0,0305865
4 53,1348 0,1056315
5 53,1852 0,1409327
6 53,1424 0,1106294
7 52,7726 0,0013831
8 52,5860 0,0500820
9 52,7205 0,0079727
10 52,7632 0,0021706
Tabla (18). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 52,810mm
Siendo el valor final de la desviación estándar:
0,7116
0,2668 mm
N
i
iX1
2
N
XN
i
i
1
2
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 123 -
Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (12). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
47752.143,53.
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 52,8583
2 52,3000
3 52,6349
4 53,1348
5 53,1852
6 53,1424
7 52,7726
8 52,5860
9 52,7205
10 52,7632
Tabla (19). Observaciones admitidas 5ª Toma.
Como se puede observar en la tabla 20, todas las observaciones quedan
dentro del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 124 -
Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas serán las
medidas obtenidas.
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (13). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 52,369 mm, dato obtenido mediante Láser Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0045706
2 0,0000911
3 0,0013495
4 0,0111968
5 0,0127192
6 0,0114201
7 0,0031096
8 0,0008987
9 0,0023585
10 0,0029664
Tabla (20). Resultado del test 6ª Toma.
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas.
Atendiendo a los resultados obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos
concluir que el valor final es el que responde a la media de los valores
admitidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 125 -
SÉPTIMA TOMA.
Comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a partir de
las observaciones anteriormente señaladas.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas y los primeros cálculos
necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
7ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 54,0999 0,0044542
2 54,2915 0,0155900
3 54,2871 0,0145106
4 53,9066 0,0676208
5 53,6759 0,2408257
6 54,2346 0,0046186
7 54,2413 0,0055741
8 54,2386 0,0051782
9 54,443 0,0763748
10 54,2479 0,0066032
Tabla (21). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 54,167mm
Siendo el valor final de la desviación estándar:
0,4414
0,2101mm
N
i
iX1
2
N
XN
i
i
1
2
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 126 -
Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (14). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
47752.143,53.
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 54,0999
2 54,2915
3 54,2871
4 53,9066
5 53,6759
6 54,2346
7 54,2413
8 54,2386
9 54,443
10 54,2479
Tabla (22). Observaciones admitidas 7ª Toma.
Como se puede observar en la tabla 23, todas las observaciones quedan
dentro del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 127 -
Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas serán las
medidas obtenidas.
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (15). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 53,797 mm, dato obtenido mediante Láser Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0017109
2 0,0045543
3 0,0044737
4 0,0002253
5 0,0002704
6 0,0035674
7 0,0036774
8 0,0036329
9 0,0077689
10 0,0037873
Tabla (23). Resultado del test 7ª Toma.
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas.
Atendiendo a los resultados obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos
concluir que el valor final es el que responde a la media de los valores
admitidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 128 -
OCTAVA TOMA
Comenzaremos calculando el valor de la desviación estándar ( σ ) a partir de
las observaciones anteriormente señaladas.
En la tabla siguiente se detalla las medidas obtenidas y los primeros cálculos
necesarios para lograr el resultado de la desviación.
Distancias de los elementos rectilíneos
8ª TOMA
Nº medida Distancia (mm) 2iX
1 54,0276 0,0000992
2 53,6843 0,1111156
3 53,8598 0,0249135
4 53,8597 0,0249450
5 53,9778 0,0015872
6 54,1375 0,0143664
7 54,1467 0,0166565
8 54,1542 0,0186486
9 53,9869 0,0009449
10 54,3419 0,1051445
Tabla (24). Observaciones en la vasija.
μ (media de las observaciones) = 54,0180mm
Siendo el valor final de la desviación estándar:
0,3184
0,1784 mm
N
i
iX1
2
N
XN
i
i
1
2
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 129 -
Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, a partir de este resultado
podemos establecer el intervalo de confianza, que responde a la siguiente
expresión algebraica:
5.2,5.2
Expresión algebraica (16). Intervalo de confianza.
Sustituyendo nuestros valores en la anterior expresión obtendremos el
intervalo:
46453.572,54.
Estos valores me permiten contrastar las observaciones admitidas, obteniendo
la validez de los siguientes valores:
Nº medida Observaciones admitidas
1 54,0276
2 53,6843
3 53,8598
4 53,8597
5 53,9778
6 54,1375
7 54,1467
8 54,1542
9 53,9869
10 54,3419
Tabla (25). Observaciones admitidas 8ª Toma.
Como se puede observar en la tabla 26, todas las observaciones quedan
dentro del intervalo de confianza anterior.
Tras el cálculo de la desviación estándar y del intervalo de confianza
realizamos un test estadístico, que nos mostrará la validez de las medidas.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 130 -
Cuanto más se aproximen a cero, los resultados, mas validas serán las
medidas obtenidas.
La expresión que nos permite llevar a cabo dicho test es la siguiente:
/teoricateorica)-(observada 2Test
Expresión algebraica (15). Comparativa valor real valor teórico.
Siendo la observación teórica de 53,830 mm, dato obtenido mediante Láser Tracker.
En la siguiente tabla indicamos los resultados del test:
Nº medida TEST
1 0,0007267
2 0,0003934
3 0,0000167
4 0,0000166
5 0,0004068
6 0,0017587
7 0,0018655
8 0,0019548
9 0,0004584
10 0,0048715
Tabla (26). Resultado del test 8ª Toma.
Como se puede comprobar, todas las medidas están en valores en torno a cero
o muy próximos a cero, por lo que podemos concluir que las medidas son
admitidas, es decir todas quedan verificadas.
Atendiendo a los resultados obtenidos a lo largo de todo el proceso podemos
concluir que el valor final es el que responde a la media de los valores
admitidos.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 131 -
6.3. COMPARATIVA DE RESULTADOS.
Una vez terminado el análisis métrico de cada uno de los modelos digitales,
procederemos a mostrar los resultados obtenidos a través de una tabla, en la
que comparamos los valores más probables obtenidos del tratamiento
estadístico al que se sometieron las diez observaciones medidas sobre los
modelos digitales, con el valor teórico obtenido mediante observación de
puntos de control métrico con Láser Tracker.
COMPARATIVA RESULTADOS DISTANCIAS
Distancia 11_12 Láser Tracker LTD 800 Escáner Láser 3D Diferencia (mm)
Toma 1 53,663 53,8144 0,1514
Toma 2 55,6798 56,0487 0,3689
Toma 3 56,2841 56,7518 0,4677
Toma 4 54,3093 54,5626 0,2533
Toma 5 51,3858 51,84 0,4542
Toma 6 52,3691 52,8098 0,4407
Toma 7 53,7965 54,1666 0,3701
Toma 8 53,8298 54,0176 0,1878
Tabla (27). Comparativa de resultados.
Como podemos observar en la tabla, concretamente en la columna de
diferencia, todos los valores se sitúan por debajo del milímetro, con lo que
podemos validar la fiabilidad de los modelos digitales.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 132 -
PRESUPUESTO
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 133 -
7. PRESUPUESTO
7.1.-FORMACIÓN DEL PRESUPUESTO
En este apartado, se hará un cálculo sobre el coste total de la actividad que
hemos realizado. El cálculo del presupuesto para un proyecto fin de carrera es
distinto que para un proyecto de carácter privado. En nuestro caso, con el fin
de estimar un coste, simularemos que el proyecto ha sido llevado a cabo por
una empresa privada.
La elaboración de un presupuesto consiste en la evaluación de los costes que
se producen en la ejecución del mismo. Los costes se pueden dividir en costes
directos e indirectos. Los costes directos son los que intervienen directamente
en el proceso de producción como la mano de obra, materiales, etc. Los costes
indirectos son los necesarios para el mantenimiento de una empresa, como
alquiler de oficina, energía eléctrica, mantenimiento de coches de empresa, etc.
Estos últimos quedan reflejados en el presupuesto partiendo de ser una
empresa ficticia la realizadora del proyecto, con unos costes indirectos o gastos
generales de 20€ al día, que obtiene el 15% del coste como beneficio
empresarial y aplica el 18% de IVA.
En las siguientes tablas se detallan todos los costes del proyecto y el coste
total del mismo, desglosándose por actividades:
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 134 -
Proyecto: Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura
Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D.
Actividad: GESTIONES
Horas de trabajo efectivo: 6 Nº de Ficha: 1
Co
ste
Bás
ico
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Mano de obra
6 horas I.T. Topógrafo 20,00 € 120,00 €
Materiales
Total Coste Básico 120,00 €
Co
ste
Ge
ne
ral d
e P
rod
ucc
ión
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Instrumental
Transporte
Dietas
1 día I.T. Topógrafo 15,00 € 15,00 €
Otros Costes
Total Coste de Producción 15,00 €
Co
ste
s In
dir
ecto
s
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Gas
tos
Gen
eral
es 1 día
Oficina, Coche..etc 20,00 € 20,00 €
Total Costes Indirectos 20,00 €
Coste Final de la Actividad 155,00 €
Tabla (28).- Coste de Gestiones.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 135 -
Proyecto: Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura
Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D.
Actividad: ESCANEADOS CON ESCÁNER LÁSER 3D
Horas de trabajo efectivo: 16
Nº de Ficha: 1
Co
ste
Bás
ico
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Mano de obra
16 horas I.T. Topógrafo 20,00 € 320,00 €
Materiales
Total Coste Básico 320,00 €
Co
ste
Ge
ne
ral d
e P
rod
ucc
ión
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Instrumental
2 días Escáner Láser 3D 150,00 € 300,00 €
2 días Ordenador 5,00 € 10,00 €
1 Regla Graduada 5,00 € 5,00 €
2 días Programa ScanStudio HD 30,00 € 60,00 €
Transporte
Dietas
2 días I.T. Topógrafo 15,00 € 30,00 €
Otros Costes
Total Coste de Producción 405,00 €
Co
ste
s In
dir
ecto
s
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Gas
tos
Gen
eral
es 2 días Oficina, Coche..etc. 20,00 € 40,00 €
Total Costes Indirectos 40,00 €
Coste Final de la Actividad 765,00€
Tabla (29).- Coste de Escaneados con Escáner Láser 3D.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 136 -
Proyecto: Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura
Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D.
Actividad: CONTROL DE PUNTOS MÉTRICOS LÁSER TRACKER LTD800
Horas de trabajo efectivo: 8
Nº de Ficha: 1
Co
ste
Bás
ico
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Mano de obra
8 horas I.T. Topógrafo 20,00 € 160,00 €
Materiales
Total Coste Básico 160,00 €
Co
ste
Ge
ne
ral d
e P
rod
ucc
ión
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Instrumental 1 día Láser Tracker LTD800 1.000,00 € 1.000,00€
1 día Ordenador 5,00 € 5,00 €
Transporte
Dietas
1 día I.T. Topógrafo 15,00 € 15,00 €
Otros Costes
Total Coste de Producción 1.020,00€
Co
ste
s In
dir
ecto
s
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Gas
tos
Gen
eral
es 1 día Oficina, Coche..etc. 20,00 € 20,00 €
Total Costes Indirectos 20,00 €
Coste Final de la Actividad 1.200,00€
Tabla (30).- Coste de Control de Puntos Métricos Láser Tracker LTD800.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 137 -
Proyecto: Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura
Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D.
Actividad: OBTENCION DEL MODELO TRIDIMENSIONAL
Horas de trabajo efectivo: 56
Nº de Ficha: 1
Co
ste
Bás
ico
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Mano de obra
56 horas I.T. Topógrafo 20,00 € 1.120,00€
Materiales
Total Coste Básico 1.120,00€
Co
ste
Ge
ne
ral d
e P
rod
ucc
ión
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Instrumental
7 días Ordenador 5,00 € 35,00 €
7 días Programa ScanStudio HD 30,00 € 210,00 €
Transporte
Dietas
7 días I.T. Topógrafo 15,00 € 105,00 €
Otros Costes
Total Coste de Producción 350,00 €
Co
ste
s In
dir
ecto
s
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Gas
tos
Gen
eral
es 7 días Oficina, Coche..etc. 20,00 € 140,00 €
Total Costes Indirectos 140,00 €
Coste Final de la Actividad 1.610,00€
Tabla (31).- Coste Obtención del Modelo Tridimensional.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 138 -
Proyecto: Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D.
Actividad: REDACCIÓN DE LA MEMORIA
Horas de trabajo efectivo: 120
Nº de Ficha: 1
Co
ste
Bás
ico
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Mano de obra
120 horas I.T. Topógrafo 20,00 € 2.400,00€
Materiales 1
PAPEL A4 (500 FOLIOS) 10,00 € 10,00 €
2 DVD 2,00 € 4,00 €
Total Coste Básico 2.414,00€
Co
ste
Ge
ne
ral d
e P
rod
ucc
ión
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Instrumental
15 días Ordenador 5,00 € 75,00 €
1 Impresora 45,00 € 45,00 €
Transporte
Dietas
15 días I.T. Topógrafo 15,00 € 225,00 €
Otros Costes
Total Coste de Producción 345,00 €
Co
ste
s In
dir
ecto
s
Concepto Unidades Clase Coste
unidad Coste Total
Gas
tos
Gen
eral
es 15 días Oficina, Coche..etc. 20,00 € 300,00 €
Total Costes Indirectos 300,00 €
Coste Final de la Actividad 3.059,00€
Tabla (32).- Coste Redacción de Memoria.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 139 -
COSTE DEL PROYECTO 6.789,00 €
BENEFICIO INDUSTRIAL (15%) 1.018,35 €
SUMA 7.807,35 €
I.V.A. (18%) 1.405,32 €
COSTE FINAL 9.212,67 €
Tabla (33).- Suma de Costes y aplicación de B.I. e I.VA.
En la siguiente tabla se muestra el resumen del presupuesto:
RESUMEN DEL PRESUPUESTO
ACTIVIDADES COSTE DE LA ACTIVIDAD (€)
Gestiones 155,00
Escaneos con equipo Escáner Láser 3D 765,00
Escaneos con equipo Láser Tracker LTD 800 1.200,00
Obtención del modelo tridimensional 1.610,00
Redacción de la memoria 3.059,00
TOTAL 6.789,00
Beneficio Industrial (15% TOTAL) 1.018,35
SUMA 7.807,35
IVA (18% SUMA) 1.405,32
PRESUPUESTO TOTAL PROYECTO 9.212,67
Tabla (34).- Resumen del presupuesto.
El presupuesto total del proyecto se eleva a nueve mil doscientos doce euros
con sesenta y siete céntimos. (9.212,67 €).
A continuación se muestra un gráfico que representa la distribución del
presupuesto por actividad.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 140 -
Gráfica (1).- Distribución del Presupuesto por Actividad.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 141 -
CAPTURA DE VIDEOS
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 142 -
8. CAPTURA DE VIDEOS
Una vez terminados el modelo digital tridimensional, creímos conveniente a la
hora de mostrar el resultado generar un videos en el que se pueda apreciar con
mayor detalle la vasija obtenida.
Dicho proceso se realizó gracias al programa Camtasia Studio 7, se trata de un
capturador de pantalla de gran facilidad de uso y con el cual podemos obtener
videos de gran calidad en diferentes formatos como puede ser AVI o MP4.
Imagen (136). Editor de video Camtasia Studio 7.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 143 -
CONCLUSIONES
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
ALVARO AARON SOLERA ARGANDA - 144 -
9. CONCLUSIONES.
Este proyecto se ha realizado con una de las tecnologías más avanzadas en el
campo de la captura, manipulación y modelado tridimensional de datos.
El equipo escáner láser tridimensional NextEngine permite capturar un gran
volumen de datos en poco tiempo con un nivel de detalle óptimo, siendo vistos
en la pantalla del ordenador en tiempo real. Su tamaño, su coste y relativo fácil
manejo lo hace ideal como escáner de escritorio para registrar
tridimensionalmente piezas geológicas de tamaño pequeño y mediano.
El procesamiento y el posterior tratamiento de los datos es la parte más
compleja del trabajo ya que el gran volumen de datos con el que se trabaja
dificulta su manejo, con lo cual no se puede usar cualquier ordenador, se
necesita uno con gran capacidad de procesamiento de datos.
Del análisis dimensional de los resultados se puede concluir que las medidas
obtenidas mediante el escáner láser son aceptables, pudiéndose dar como
válidas, ya que nuestro propósito era la de obtener una precisión de escaneo
de 1mm y la precisión obtenida en la formación del modelo ha sido de
0,398mm.
En el presente PFC hemos realizado un trabajo de métrica que nos permite
verificar que el modelo tridimensional obtenido es aceptado geométricamente,
comparando las medidas obtenidas mediante el Láser Tracker LTD 800 y
mediante Escáner Láser 3D, tabla (34). Como podemos observar la diferencia
de medidas oscila entre los 0,2 y los 0,5 mm, siendo validas todas nuestras
observaciones.
Modelo tridimensional de una vasija Precolombina de la cultura Nazca-Perú mediante sistemas LasérEscaner3D
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COMPARATIVA RESULTADOS DISTANCIAS
Distancia 11_12 Láser Tracker LTD 800 Escáner Láser 3D Diferencia (mm)
Toma 1 53,6630 53,8144 0,1514
Toma 2 55,6798 56,0487 0,3689
Toma 3 56,2841 56,7518 0,4677
Toma 4 54,3093 54,5626 0,2533
Toma 5 51,3858 51,8400 0,4542
Toma 6 52,3691 52,8098 0,4407
Toma 7 53,7965 54,1666 0,3701
Toma 8 53,8298 54,0176 0,1878
Tabla (34).- Comparativa de distancias.
Este proyecto fin de carrera se ha realizado con la ayuda del Laser escáner
Next Engine, pero el mercado ofrece en este momento una gran variedad de
aparatos de diferentes marcas y modelos.
Por todo ello consideramos que el objetivo global del Proyecto está
conseguido, ya que los modelos tridimensionales son totalmente válidos,
habiéndose obtenido una geometría completa y detallada, con una precisión
por debajo del milímetro, así como hemos dejado una puerta abierta para un
posible estudio de las componentes principales de la vasija con las imágenes
infrarrojas y visibles.
Los profesionales del patrimonio cultural, creen que la conservación de los
restos arqueológicos es un beneficio social. El patrimonio proporciona los
mecanismos intelectuales y emocionales para comprender nuestra identidad y
nuestra continuidad cultural: es un recordatorio de donde procedemos , de
quienes somos y lo más importante de que queremos ser. Además comunica
estas condiciones culturales a otras comunidades humanas y, por lo tanto,
contribuye a fomentar la tolerancia entre culturas e individuos. De ello
concluimos la necesidad de buscar, experimentar y aplicar tecnologías que
faciliten, flexibilicen, mejoren y divulguen la información que acerca de ello
tenemos.
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La modelización tridimensional de restos arqueológicos es una técnica
imprescindible y su uso será normalizado en pocos años. La principal ventaja
del escáner láser de tres dimensiones (3D) es la posibilidad de manipular
objetos que pueden o no ser frágiles y obtener mediciones detalladas a través
de una reconstrucción digital. Los datos escaneados son fácilmente
manipulables estadística y gráficamente con el software adecuado. Además,
las reconstrucciones digitales de objetos pueden permitir un intercambio
eficiente de información que normalmente sólo se obtiene mediante la
observación directa limitada del objeto. La capacidad de mostrar
reconstrucciones digitales tridimensionales y poder compartir éstos con el resto
de la comunidad científica ayuda enormemente a la divulgación investigadora,
también en las presentaciones educativas con ilustraciones tridimensionales y
videos para ayudar a comunicar el conocimiento científico a la opinión pública.
Así podremos avanzar ya que esta aplicación nos permitirá abrir caminos :
- Reconstrucción digital de imágenes tridimensionales completas, de objetos
que están rotos o deteriorados.
- Reproducción física de modelos equiparables a los originales y que nos
permitan su manipulación evitando los riesgos que conllevan el trabajar con las
cerámicas.
- Identificar materiales con los que están hechos, lo que permitirá adentrarnos
en la morfología de la península en aquellos momentos de la historia.
- Reconstrucción de dibujos e imágenes que nos hablen de su cultura, técnicas
que empleaban, y rituales que se practicaban.
- Museos virtuales que faciliten el trabajo de la comunidad científica y acerquen
la cultura en general a toda persona interesada.
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BIBLIOGRAFÍA
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10. BIBLIOGRAFÍA
Mª Concepción Buide P. (Mayo 2008): “Levantamiento mediante láser escáner
3D de la fachada del Torreón de los Guzmanes, Ávila.” Proyecto fin de Carrera,
Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía.
Universidad Politécnica de Madrid. España
Jaime López González (Diciembre 2008): “Levantamiento mediante láser
escáner 3D del abrigo de Cueva Blanca, Hellín (Albacete).” Proyecto fin de
Carrera, Escuela Técnica Superior de Ingenieros en Topografía, Geodesia y
Cartografía. Universidad Politécnica de Madrid. España
Farjas, M. (Diciembre 2006): “Aulaweb Topografía II”. Escuela Técnica Superior
de Ingenieros en Topografía, Geodesia y Cartografía. Universidad Politécnica
de Madrid. España.
Teresa Mostaza Perez. (1996): “Aplicación del escáner láser 3d a la
documentación espacial de yacimientos arqueológicos”. Internet, pagina web
del yacimiento de Segeda. (Zaragoza).
(http://www.segeda.net/8cia/pdf/18_1_Teledeteccion_Mostaza.pdf)
Historia de la cultura Nazca – Perú
(http://www.lahistoriadelperu.com/2010/05/cultura-nazca.html)
Manual de usuario NextEngine 3: Nov 18, 2008
Manual de usuario NextEngine SCANSTUDIO CORE 1.7.0: 2007
NextEngine Desktop 3D Scanner. www.nextengine.com
Casa fabricante Leica Geosystems.
http://www.leica-geosystems.com/en/Laser-Tracker-Systems_69045.htm
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AGRADECIMIENTOS
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11. AGRADECIMIENTOS
Antes de concluir la redacción de este Proyecto Fin de Carrera que pone el
punto y final a muchos años de esfuerzo y dedicación, quisiera agradecer a mi
familia, tanto a mi hermano Mario, como a mi padres, Antonio y Clara, por todo
su apoyo y esfuerzo, así como a mi novia, Sara, que en el último año de la
carrera ha sido un apoyo enorme y siempre ha estado a mi lado, siempre
creyeron en mi y sin ellos no habría logrado llegar hasta aquí.
A todos mis amigos y compañeros de Topografía que comprendieron el
esfuerzo que hacía y que en algún momento me brindaron su ayuda
inestimable para hacerme más fácil el camino recorrido.
Gracias a todos aquellos profesores que aman su profesión y saben transmitir
su sabiduría con pasión, de todos ellos aprendí muchas lecciones y no todas
trataron de aspectos relacionados con la carrera.
Por supuesto, agradecer a mi tutora, Mercedes Farjas Abadía, ejemplar en su
labor investigadora de nuevas técnicas aplicadas al campo de la topografía, el
haberme dado la oportunidad de realizar este proyecto, por todos sus
consejos, apoyo y dedicación durante todo este tiempo. Tampoco me podía
olvidar de Juan Gregorio Rejas Ayuga, antiguo alumno y actual científico
superior del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), por su
dedicación y por su gran ayuda en este proyecto.
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ANEXO I
(NEXTENGINE ESPECIFICACIÓN
TÉCNICA)
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ANEXO II
(CERTIFICADO DE CALIBRACIÓN
LASER TRACKER LTD 800)
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