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Title: Diseño e implementación de un escáner 3D basado en visión artificial estéreo para el modelado y prototipado de prótesis ortopédicas pasivas por debajo del codo.
Authors: Lema Ordóñez, Henry Paúl
Martínez Luzuriaga, Paúl Nicolai
metadata.dc.contributor.advisor: Paucar, Jorge
metadata.dc.contributor.miembrotribunal: Yuquilema, Jorge
Keywords: TECNOLOGÍA Y CIENCIAS DE LA INGENIERÍA;INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA;ESCANER 3D (HARDWARE);VISIÓN ARTIFICIAL;PRÓTESIS ORTOPÉDICAS PASIVAS;NUBE DE PUNTOS;ARCHIVO DE POLÍGONOS (PLY)
Issue Date: Jun-2017
Publisher: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citation: Lema Ordóñez, Henry Paúl; Martínez Luzuriaga, Paúl Nicolai. (2017). Diseño e implementación de un escáner 3D basado en visión artificial estéreo para el modelado y prototipado de prótesis ortopédicas pasivas por debajo del codo. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Series/Report no.: UDCTFIYE;108T0206
Abstract: In the present project a prototype of 3D scanner was developed with the purpose to realize the three-dimensional digitization of the section of the forearm and to generate a file that can be handled in any program of design CAD to be improved and later taken to a process of 3d print. During the development of the work was carried out the design and construction of the prototype based on binocular stereo artificial vision; for which there were used two cameras Pi Camera V1, a laser diode, a rotary mechanical system and as core a Raspberry Pi3 microcomputer, which controls the movement of the mechanical system while performing the acquisition and storage of images sent from the cameras. Subsequently, the image processing is performed, in which the laser beam deformation is calculated which in turn represent the spatial coordinates of the scanned member measured in pixels, which is why it was necessary to perform a scaling process to transfer them to actual measurements. The coordinates obtained are grouped into a three-dimensional point cloud and stored directly as a polygon (PLY) file. The resulting measurements were carried out in a process of contrast with those obtained by means of a Kinect device, 30 test were performed, with errors ranging from 1% to 2%. In addition, the average time taken by the process is 25 minutes, allowing to reduce the time taken for dimensioning of highly customizable passive orthopedic prostheses for this region of the body. The loss of data or the generation or erroneous data is avoided to provide a system of light isolation, since the excess of light in the environment generates an effect of absorption of the laser beam; therefore, an isolation booth was built. It is recommended to read the instruction manual carefully.
Description: En el presente trabajo de titulación se desarrolló un prototipo de escáner 3D con el propósito de realizar la digitalización tridimensional de la sección del antebrazo y generar un fichero que puede ser manejado en cualquier programa de diseño CAD para ser mejorado y posteriormente llevado a un proceso de impresión 3D. Durante el desarrollo del trabajo se realizó el diseño y construcción del prototipo basado en visión artificial estéreo binocular; para lo cual se utilizó dos cámaras Pi Camera V1, un diodo láser, un sistema mecánico rotatorio y como núcleo un microcomputador Raspberry Pi3, el mismo que controla el movimiento del sistema mecánico mientras se realiza la adquisición y almacenamiento de imágenes provenientes de las cámaras. Posteriormente, se realiza el procesamiento de dichas imágenes, en el cual se calcula la deformación del haz láser que a su vez representa las coordenadas espaciales del miembro escaneado medidas en pixeles, motivo por el cual fue necesario realizar un proceso de escalamiento para trasladarlas a medidas reales. Las coordenadas obtenidas son agrupadas dentro de una nube de puntos en tres dimensiones y almacenadas directamente como archivo de polígonos (PLY). Las medidas resultantes fueron llevadas a un proceso de contraste con aquellas obtenidas por medio de un dispositivo Kinect realizándose 30 pruebas encontrando errores porcentuales comprendidos entre 1% y 2%. Además, el tiempo promedio que toma el proceso es 25 minutos, permitiendo así disminuir el tiempo que toma el dimensionamiento de prótesis ortopédicas pasivas altamente personalizables para esta región del cuerpo. La pérdida de datos o la generación de datos erróneos se evita al proporcionar un sistema de aislamiento lumínico, ya que el exceso de luz en el ambiente genera un efecto de absorción del haz láser; por tanto, se construyó una cabina de aislamiento. Se recomienda leer atentamente el manual de instrucciones.
URI: http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/7593
Appears in Collections:Tesis Ingeniero en Electrónica, Control y Redes Industriales

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