Evaluación de structure from motion en el levantamiento de piezas industriales simples

Abstract

El presente documento pretende ser un estudio del software de fotogrametría PhotoScan, de la compañía rusa Agisoft, para probar su posible empleo en la recreación 3D de piezas industriales pequeñas. Para ello, se comienza el documento recogiendo los conceptos básicos de diferentes técnicas de escaneado, con el objetivo final de obtener un conjunto geométrico tridimensional a partir de un modelo real. Así, se abordan técnicas de escaneado láser a las que se han tenido acceso durante el desarrollo del trabajo (el escaneado láser con brazo articulado, con proyecctión desde estación fija o con proyección desde un láser de mano) con el objeto de tener una base conceptual acerca de dichas técnicas que permita poder compararlas entre sí y con la técnica de fotogrametría. En segundo lugar, se exponen las piezas empleadas en el estudio, la instrumentación y software empleado, para pasar a la elección de la metodología, añadiendo comentarios y ejemplos de cómo actuar para obtener mejores resultados en cualquiera de los pasos del flujo de trabajo típico del programa o workflow, haciendo una guía paso a paso de cómo digitalizar un modelo, desde la toma de datos a la exportación de la geometría tridimensional. Finalmente, para cerrar el documento se presentan los resultados y las comparativas de los modelos finales mediante la solidificación de las piezas en CATIA V5 en las que basar las conclusiones del estudio presentado. Se concluye que la técnica de la fotogrametría ofrece resultados muy potentes y rápidos y, aunque los resultados cuenten con una gran cantidad de polígonos y presenten un gran detalle, su aplicación para mediciones precisas de pequeña escala en trabajos industriales se ve superada por las técnicas láser de precisión como el escaneado con sonda y brazo articulado. Sin embargo, su facilidad y asequibilidad hacen que resulte un proceso de gran interés para industrias como la del cine o el videojuego, ya que se consiguen modelos de gran detalle y con texturas de gran calidad debido al uso de las propias fotografías.

This paper pretends to be a presentation for the photogrammetry software PhotoScan, from the Russian company Agisoft. It shows some of the possibilities of this software, making a step by step guide about how to recreate a complete 3D model, from the data acquisition to the exportation of the 3D geometry. First of all, it summarizes the basic concepts of different scanning techniques, with the final goal of obtaining a 3D geometrical set from a real model. Thus, it presents some 3D scanning techniques based on laser that have been tested during the development of this project (laser scanning with probe and articulated arm, projection from a static station or from a hand laser), trying to stablish a conceptual basis about these techniques that makes possible comparisons between them and with photogrammetry. Later on, the document, it is approached the previously commented photogrammetry subject, adding commentaries and examples of how to procede in order to obtain better results in any of the steps in the workflow that the software offers. To close the document, it is added a chapter about conclusions thanks to the results obtained from the research of the different scanning methods. It is concluded that the photogrammetry techniques offer very powerful and quick results and, although these results present a large quantity of poligons and geometry, and show a high level of detail, other laser precision techniques like a laser probe with an articulated arm (FaroArm is used in this document) excel when working with precise measurements at a small scale. Nevertheless, the ease and affordability that offers photogrammetry makes it and interesting thechnique for industries like videogames or cinema, since it can obtain high detail models with high quality textures due to the use of photography. An appendix is added at the end of the text about the solidifying and scaling process made to the meshes that were obtained through photogrammetry and high precision laser scanning. This task is meant to being able to compare both solids, since materials can be applied on the models, and calculate their masses and centers of gravity.