White light or laser – what makes the best dental 3D scanner

Luz blanca o láser, ¿cuál es el mejor
escáner dental 3D?
Dr. Karl Hollenbeck, Dr. Mike van der Poel
Investigación tecnológica de 3Shape, Copenhague
Luz blanca o láser, ¿cuál es el mejor escáner
dental 3D?
Primero, la respuesta sencilla: en realidad no
hay diferencia, son otros los factores decisivos
para el rendimiento del escáner.
Y, ahora, los detalles. Existen muchos
malentendidos acerca de las supuestas
ventajas técnicas de los diversos tipos de luz y
fuentes de luz. Vamos a analizarlos:
Las imágenes de luz blanca son más nítidas
Es justo lo contrario. Las lentes ópticas
refractan la luz de diferentes colores de forma
diferente. Como la luz blanca es una
combinación de todos los colores, no todos
ellos pueden estar perfectamente enfocados.
Este fenómeno se conoce como aberración
cromática [1]. Sus efectos pueden minimizarse
mediante un cuidadoso diseño y montaje del
sistema de lentes del escáner, pero nunca
desaparecerá
por
completo
y,
por
consiguiente, limitará la precisión de un
escáner de luz blanca. Los láseres, en cambio,
son fuentes de luz de un único color y, por lo
tanto, no sufren aberración cromática.
La luz blanca penetra menos en los objetos y
se refleja mejor.
Un objeto de aspecto blanco refleja todos los
colores igual de bien. Los modelos de yeso son
por lo menos casi blancos. Como puede
observarse fácilmente, el yeso es muy mate, lo
que indica que básicamente la luz no penetra
al yeso, en general. Así que todos los colores
funcionan igual de bien con el yeso. El debate
puede enmarañarse con la confusión de los
escáneres dentales de luz blanca con los
interferómetros de luz blanca [2] o los
microscopios confocales de luz blanca [3].
Estos últimos instrumentos son realmente
muy precisos (y caros), pero explotan otros
Septiembre 2011
fenómenos físicos diferentes que los
escáneres de luz blanca, que se basan en el
sencillo principio de la proyección de franjas.
El sector prefiere los sensores de luz blanca
Incorrecto. La mayoría de cabezales de
escáner para máquinas de medición
coordinada, que son el estándar de referencia
en la metrología industrial con precisiones de
hasta 3-5 micras, utilizan láseres. Tenga en
cuenta que las máquinas de medición
coordenada son los dispositivos de medición
de alta precisión más utilizados. Asimismo,
algunos sectores utilizan escáneres 3D de luz
blanca y láser para tareas de medición menos
exigentes.
Las fuentes de luz blanca tienen una vida más
larga
Es justo lo contrario. Las lámparas halógenas
tienen una vida media de miles de horas y
normalmente deben sustituirse, mientras que
los láseres y los LED normalmente duran más
que otros componentes eléctricos [4].
La luz blanca da una mejor resolución que la
luz láser
Lo que realmente importa es la resolución de
la cámara, es decir, cuántos megapíxeles tiene
el sensor de la cámara. Los escáneres dentales
de gama alta tienen 5 megapíxeles, los
escáneres dentales normales tienen 1,3
megapíxeles.
Los láseres son imprecisos debido al moteado
Una vez más, cierto en teoría, pero los efectos
son demasiado pequeños para que a la
práctica resulten importantes. A efectos
prácticos, el moteado es una variación
aleatoria de la intensidad de la luz láser en un
punto o una línea de luz láser, lo que produce
cierta incertidumbre a la hora de detectar su
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centro en la cámara de un escáner. No
obstante, los láseres de los escáneres dentales
pueden manejarse de forma que la magnitud
de esta incertidumbre sea de sólo
aproximadamente 1 micra [5]. Además, los
algoritmos de procesamiento de imágenes
avanzados pueden corregir los artefactos de
moteado, de forma que el efecto global es
insignificante.
Los escáneres de luz blanca ahorran un eje en
el sistema de movimiento
En cierta manera es cierto, si está dispuesto a
vivir con un serio inconveniente. Los escáneres
de luz blanca proyectan un patrón multilineal
a partir de una fuente de luz central, mientras
que un láser sólo da una única línea y, por lo
tanto, debe moverse en un eje lineal. Sin
embargo, el grado de libertad adicional aporta
una mejor cobertura. Desde la posición del
extremo del eje lineal, el láser puede iluminar
regiones que se convierten en sombras
cuando se iluminan únicamente desde una
posición central. Como los ejes lineales
pueden construirse para obtener mucha
precisión (1-2 micras), la ventaja no repercute
perceptiblemente en la precisión.
Los sensores de luz blanca capturan los datos
con más rapidez
No existe ninguna razón para que sea así. La
velocidad de imágenes sensor no tiene nada
que ver con el color de la luz que detecta. De
hecho, hay varios escáneres de luz blanca en
el mercado dental que son mucho más lentos
que algunos escáneres láser.
En resumen, no existe ninguna ley
fundamental de la física que determine que un
tipo de escáner dental es mejor que el otro.
Lo que realmente importa para obtener una
precisión óptima son algoritmos de software
de procesamiento de imágenes avanzados,
cámaras de alta resolución, un sistema de
movimiento mecánico bien diseñado y un
montaje sólido. Para asegurar un nivel
constante de calidad en el uso diario, resulta,
además, necesario que los escáneres se
suministren con un objeto y procedimiento de
referencia/calibración.
Para preguntas o comentarios, póngase en
contacto con support@3shape.com
Bibliografía
[1] http://en.wikipedia.org/wiki/Chromatic_aberration
[2] http://www.rp-photonics.com/white_light_interferometers.html
[3] Frank JH, Elder AD, Swartling J, Venkitaraman AR, Jeyasekharan AD, Kaminski CF: A white light confocal microscope for
spectrally resolved multidimensional imaging, Journal of Microscopy, vol 227, pt 3 September 2007, p. 203–215.
[4] http://www.sony.net/Products/SC-HP/laserdiodewld/application/index2_02_02.html
[5] Dorsch, RG, Häusler G, Herrmann JM: Laser triangulation: fundamental uncertainty in distance measurement, Applied
Optics, vol 33, no 7, March 1994, p. 1306 – 1314. (Véase la figura 7. En los escáneres dentales, los láseres pueden
comportarse como un LED.)
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