Escáner tridimensional sin contacto para la medición de objetos.

El escáner está previsto para tomar medidas de un objeto a partir de una representación digital en tres dimensiones obtenida mediante el propio escáner. Comprende un bastidor fijo (1) y un bastidor móvil (2). El bastidor fijo (1) incorpora tres espejos en planos paralelos al del eje del movimiento, estando el espejo (3) situado horizontalmente para apoyo del objeto (13) a escanear , y los otros dos espejos (4) están situados a uno y otro lado del anterior, con una inclinación de 60°. El bastidor móvil (2) incluye una cámara (6) y una fuente de luz láser (7), incorporando dos parejas de espejos (10) y (11) para la cámara (6) y dos parejas de espejos (8) y (9) para la fuente de luz láser (7), permitiendo obtener líneas de corte (12) sobre el objeto (13) a medir y correspondiente representación del mismo.

ESCÁNER TRIDIMENSIONAL SIN CONTACTO PARA LA MEDICIÓN DE OBJETOS OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un escáner tridimensional sin contacto para la medición de objetos, previsto para poder obtener una representación digital en tres dimensiones del objeto escaneado y permitir, entre otras cosas, tomar medidas del objeto.

La invención tiene por objetivo reducir los costos de fabricación de un escáner tridimensional sin contacto, con total eficacia en su función, así como sencillez estructural y de uso.

El escáner, aunque está previsto para realizar mediciones de cualquier tipo de objeto, está

tridimensionales sin contacto para obtener medidas de todo tipo de objetos, basados en la técnica de proyección de un plano de luz láser y proceso de imágenes obtenidas desde un plano distinto al proyectado, presentan como denominador común el utilizar más de una cámara y más de una fuente de luz láser, lo que supone por un lado el que se produzca contacto del plano del láser con el objeto a escanear, ya que parte del propio objeto le hace sombra, y por otro lado que la cámara no capta toda la línea de corte del plano láser con la superficie del objeto, ya que otras partes de éste tapan la línea.

A esto hay que añadir la complejidad estructural y de complementos necesarios en los escáneres tridimensionales conocidos, lo que lleva a un elevado costo de fabricación, de manera que en el caso de utilizarse para escanear, por ejemplo, un pie y poder obtener unas medidas del mismo, para llevar a cabo la fabricación de un calzado a medida, al colocar el pie sobre el escáner la pierna supone un problema en el escaneo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El escáner tridimensional sin contacto objeto de la invención presenta una serie de particularidades e innovaciones que permiten resolver los problemas e inconvenientes planteados con anterioridad, basándose en la técnica de proyección de un plano y procesado de imágenes obtenidas desde un plano distinto al proyectado.

En tal sentido, el escáner de la invención presenta como primera característica de novedad la incorporación de una sola cámara y de una sola fuente de luz láser, lo que supone una simplificación del conjunto del escáner y por lo tanto una notable reducción de los costos de fabricación del mismo, así como una desaparición de determinados inconvenientes que se han comentado en el apartado anterior.

Estructuralmente, el escáner incluye dos bastidores, uno fijo e inferior y otro móvil y superior, desplazable este último respecto al anterior, efectuándose el desplazamiento en el plano horizontal, es decir que aunque el escáner pueda ser situado en cualquier posición en el espacio, se va a considerar que el movimiento es horizontal. En adelante se entenderá como eje de movimiento al vector de dirección que describe cualquier punto de la parte móvil durante el movimiento, y que según se acaba de decir, será horizontal.

El bastidor fijo incluye cuatro espejos, tres de ellos situados en planos paralelos al eje del movimiento del bastidor móvil y otro situado perpendicularmente a dicho eje del movimiento, con la particularidad de que uno de los espejos paralelos al eje de movimiento está situado en un plano horizontal inferior y sobre él se sitúa el objeto a escanear, mientras que los otros dos espejos van situados lateralmente, es decir a uno y otro lado del espejo horizontal referido, con una angulación de 60º respecto de la horizontal.

Opcionalmente, en determinados casos, se podrían incorporar otros espejos para ver determinadas singularidades del objeto, de manera que en cualquier caso el número y disposición de los espejos dependerá del objeto a escanear y de las propiedades que se quieran resaltar.

Además, en correspondencia con la superficie horizontal inferior del comentado bastidor fijo del escaner, se ha previsto la disposición de un elemento de referencia, de medidas conocidas, el cual puede ir montado de forma permanente o bien de forma desmontable, utilizándose en ambos casos para ajuste del escáner y/o para comprobar que las medidas realizadas en cada ciclo están dentro de una tolerancia.

En cuanto al bastidor móvil, el mismo incluye medios de montaje y deslizamiento longitudinal respecto del bastidor fijo, incorporando aquél en uno de sus extremos la fuente de luz láser y la cámara, mientras que el otro extremo queda en correspondencia con la zona de posicionado de apoyo del objeto a escanear, presentando un tramo intermedio abierto para evitar determinadas partes altas del objeto y no deseables para realizar el escaneado.

En dicho bastidor móvil o desplazable van montados cuatro espejos para la fuente de luz láser y cuatro espejos para la cámara, de manera que los primeros de ellos están previstos para incidencias de los rayos del haz láser y su reflejo, para obtener con ello un haz láser en un plano vertical, para lo cual se ha previsto que dos de esos cuatro espejos para la fuente de luz láser estén montados en la parte interna de los laterales del bastidor móvil, dispuestos en un plano vertical y por lo tanto perpendicular al plano horizontal y original del haz de luz láser, mientras que los otros dos espejos van montados en la parte opuesta a la de montaje de la fuente de luz láser y dispuestos enfrentadamente respecto de dicha fuente de luz láser, con una inclinación de 45º, sobre cuya segunda pareja de espejos incide el haz de luz láser previamente reflejado en la primera pareja de espejos laterales, para obtenerse un haz de luz láser en el plano vertical, que obviamente será un plano perpendicular al plano de luz láser original, definiéndose éste como el plano en el que se genera el haz de luz láser.

En cuanto a los cuatros espejos de la cámara, dos de ellos van montados centralmente en el propio bastidor móvil, frente a la cámara, y con una leve divergencia entre sí, produciéndose el reflejo hacia la segunda pareja de espejos para la cámara, situados a uno y otro lado de la zona o parte donde montada tal cámara, haciendo que los rayos reflejados se proyecten hacia el objeto que se pretende escanear.

De esta manera, en cada punto del eje del movimiento se puede obtener el perfil del objeto, según la línea de corte que establece la intersección del plano del haz de luz láser con el plano de medida, entendiéndose como plano de medida el plano en el que el haz de luz láser corta la superficie del objeto a escanear, de manera que desplazando el bastidor móvil se podrán obtener todas las líneas de corte del objeto que sean necesarias para la medida tridimensional de ésta.

Por último decir que el espejo vertical del bastidor fijo, previsto para poder ver la zona del objeto opuesta a la de ubicación de la cámara y de la fuente de luz láser, puede ser sustituido por una pareja de espejos que podrían ir montados, por ejemplo, en el bastidor móvil y en correspondencia con las dos zonas laterales de éste.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en base los cuales se comprenderán más fácilmente las innovaciones y ventajas del escáner tridimensional sin contacto realizado de acuerdo con el objeto de la invención.

Figura 1. Muestra una representación esquemática del escáner objeto de la invención.

Figura 2. Muestra una vista según una perspectiva general del bastidor fijo correspondiente al escáner de la invención.

Figura 3. Muestra una vista en perspectiva del bastidor móvil que forma parte del mismo escáner representado en la figura 1.

Figura 4. Muestra un detalle en perspectiva de la forma de obtener las líneas de corte sobre el correspondiente objeto situado sobre el escáner.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Como se puede ver en las figuras referidas, el escáner de la invención comprende dos bastidores 1 y 2, el primero de ellos como bastidor fijo y el segundo como bastidor móvil respecto al anterior. El conjunto...

1. ESCÁNER TRIDIMENSIONAL SIN CONTACTO PARA LA MEDICIÓN DE OBJETOS, que estando previsto para poder obtener una representación digital en tres dimensiones y permitir tomar medidas del objeto a escanear, se caracteriza porque incluye un bastidor fijo (1) y un bastidor móvil (2) desplazable linealmente sobre el anterior, con la particularidad de que sobre el bastidor fijo (1) va dispuesto un espejo inferior (3) en un plano horizontal de apoyo para el objeto (13) a escanear, presentando a uno y otro lado de dicho espejo horizontal

(3) sendos espejos (4) a 60º, estando dispuestos los espejos (3) y (4) en planos paralelos al del eje del movimiento del bastidor móvil (2) ; habiéndose previsto que en el bastidor móvil (2) vayan montadas una cámara (6) y una fuente de luz láser (7) , así como dos grupos de espejos, un grupo para la cámara (6) y otro grupo para la fuente de luz láser (7) , comprendiendo el grupo de espejos para la cámara (6) dos espejos centrales (10) enfrentados a dicha cámara y con leve divergencia entre sí, y dos espejos

(11) enfrentados a los anteriores, con una disposición a uno y otro lado de la propia cámara (6) y con una leve inclinación y convergencia hacia abajo, mientras que el grupo de espejos para la fuente de luz láser (7) comprende dos espejos laterales verticales (8) y dos espejos (9) a 45º respecto de la horizontal y perpendiculares a los anteriores.

2. ESCÁNER TRIDIMENSIONAL SIN CONTACTO PARA LA MEDICIÓN DE OBJETOS, según reivindicación 1, caracterizado porque el bastidor fijo (1) además de los espejos (3) y (4) incluye un cuarto espejo (5) dispuesto verticalmente y de forma perpendicular al eje del movimiento.

3. ESCÁNER TRIDIMENSIONAL SIN CONTACTO PARA LA MEDICIÓN DE OBJETOS, según reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de luz láser (7) está montada sobre el bastidor móvil (2) con una disposición en la que el plano del haz de luz proyectada es perpendicular al eje del movimiento, proyectando originalmente el haz en un plano horizontal transformable en un plano vertical por reflexión de dicho haz sobre los espejos (8) y (9) , determinándose una línea de corte (12) en el objeto (13) a escanear, por intersección entre el plano del haz de luz láser originalmente proyectado y la superficie del propio objeto (13) .

4. ESCÁNER TRIDIMENSIONAL SIN CONTACTO PARA LA MEDICIÓN DE OBJETOS, según reivindicación 2, caracterizado porque el espejo vertical (5) del bastidor fijo (1) es susceptible de ser sustituido por una pareja de espejos laterales previstos en el bastidor móvil (2) .

5. ESCÁNER TRIDIMENSIONAL SIN CONTACTO PARA LA MEDICIÓN DE OBJETOS, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque opcionalmente incluye un elemento de referencia de dimensiones conocidas, para el ajuste y calibrado del propio escáner, disponiéndose dicho elemento de referencia sobre el espejo horizontal inferior (3) del bastidor fijo (1) con carácter permanente o desmontable.