Simular superficies del mundo real
Cuando van a comprar un coche, a los clientes no sólo les interesa el consumo de combustible. Más bien centran su atención en la apariencia del vehículo. El equipamiento interior debe tener un aspecto de calidad, el estampado de las fundas de los asientos debería ser discreto y el salpicadero de cuero de imitación debería aportar un toque de lujo. Es por ello que los diseñadores quieren saber desde el principio cómo va a quedar un tejido o el cuero de imitación en la cabina de un coche nuevo. Antes los modelos se solían fabricar a mano, pero llevaba mucho tiempo. Además, aunque la simulación por ordenador es más rápida, también requiere tiempo: los objetos del mundo real deben primero escanearse a alta resolución para luego ser trasladados al mundo virtual. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Investigación Gráfica Computerizada (IGD) en Darmstadt esperan que este proceso se acelere. Han desarrollado dos escáneres que capturan imágenes de objetos reales con precisión micrométrica y utilizan los datos para generar imágenes virtuales que se asemejan a las reales. El primer dispositivo, el escáner HDR-ABTF, ha sido diseñado específicamente para capturar de forma precisa y especialmente rápida imágenes de materiales como textiles y piel que reciben luz desde diferentes direcciones.
Posteriormente, con la ayuda de ordenadores se puede simular cómo va a quedar un objeto, un asiento por ejemplo, después de ser forrado con el material en cuestión y cambiando las condiciones de luz. El segundo dispositivo, el meso escáner, captura imágenes de alta resolución de objetos tridimensionales. A diferencia de los sistemas convencionales, incluso registra los detalles superficiales más finos con una precisión inigualable.
Ambos escáneres han sido desarrollados a partir de procesos sólidos que son más caros o duran más. “Aunque para las aplicaciones industriales necesitamos dispositivos con alta resolución que sea rápidos y asequibles”, explica Martin Ritz, desarrollador en Fraunhofer IGD. Esto precisamente es lo que ofrece el escáner HDR-ABTF. Una cámara réflex de una lente instalada en el dispositivo mira desde arriba al objeto. Se ilumina el material sucesivamente mediante varios LED dispuestos en un arco de cuadrante, de forma que la superficie reciba luz desde diferentes ángulos y sea fotografiada en diferentes condiciones de luz. El resultado final es una serie de exposiciones en cada dirección de la luz que posteriormente puede integrarse en un PC para producir imágenes HDR de alta resolución. Un diseñador de vehículos puede entonces combinar los datos de las imágenes con el modelo computerizado de un asiento y observar el comportamiento del material cuando recibe luz desde cualquier ángulo. Ya hay procesos similares que utilizan cámaras múltiples y bastantes más fuentes de luz, pero trabajar con el equipo desarrollado por el Fraunhofer IGD es más fácil y rápido. En sólo diez minutos, un material nuevo puede ser escaneado y convertido en modelo virtual.
El meso escáner captura imágenes de pequeños objetos tridimensionales. Los escáneres 3D convencionales proyectan un patrón de rayas relativamente basto en un objeto y el software infiere la forma tridimensional desde la deformación de las bandas. Sin embargo, este innovador y novedoso escáner proyecta un patrón detallado de rayas negras y blancas sobre el objeto, cada una de las cuales tiene aproximadamente un tercio de milímetro de longitud. Utilizando una lente especial delante del proyector, este patrón se desplaza atravesando el objeto con una precisión de subpíxel, es decir, se desplaza en pasos individuales de 1/25 píxel o menos. Esto significa que el objeto es escaneado mucho más detalladamente que antes, logrando una alta resolución. Cualquier cavidad o arruga puede registrarse con una medición de profundidad, cuya precisión es de unos 30 micrómetros, consiguiendo así una precisión de entre dos y tres veces mayor que la que se obtiene con el sistema de desplazamiento de lente.
Tal y como indica Ritz: “El mesoescáner no es sólo interesante para el desarrollo de vehículos. También hay varios museos que lo utilizan para escanear a alta precisión objetos expuestos poco frecuentes como joyas o monedas”. Otra posible aplicación sería la industria de juegos de ordenador.
