Escâner 3D em Arco Antropométrico

• Ano: 2021
• Titulo Original: Arco antropométrico auto-calibrável para aquisição de dados volumétricos
• Modalidade: WEM - Workshop de Engenharia Mecânica
• Organização: UFABC / Afine-se
• Autores: André Mozeto, Izis Cavalcanti, Luiz Luzatello, Gérson Aguiar, Elton Martins, Mario Gazziro
• Anexos:

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RESUMO: O presente trabalho detalha a construção de uma estrutura em forma de arco para acomodar sensores ópticos de volume no estado-da-arte com finalidade de aquisição de malhas tridimensionais de corpos humanos. Dentre os objetivos específicos estão a possibilidade de auto-calibração das torres de observação óptica acopladas ao arco, com base no uso de marcadores fiduciais de realidade aumentada e visão computacional. A auto-calibração permite a movimentação da estrutura sem prejuízo da qualidade das aquisições 3D, uma vez que pequenas variações mecânicas serão compensadas pela calibração automática do posicionamento dos sensores. Serão apresentados os resultados simulados do projeto do equipamento, assim como os detalhes de sua construção, testes e validação com modelos padrão. As aplicações do equipamento são de natureza clínica e médica, como avaliação da postura corporal, composição corporal (por método de densidade, quando do uso conjunto com balanças de precisão), e censos antropométricos, além do uso em esportes profissionais e até mesmo em academias de ginástica e clínicas de nutrição, além de setores da fisioterapia ligados à reeducação postural global (RPG). O equipamento construído pesa cerca de 50Kg, e apresenta como dimensões 2,20m de largura por 2,10m de altura e 1,1m de profundidade. As aquisições 3D são realizadas em menos de 30 segundos. A estrutura principal foi criada com base em um tubo de alumínio de 1,5" de diâmetro, com 5,5 metros de comprimento. A ele foram adaptados pés especialmente projetados com 3 pontos de apoio cada, com finalidade de evitar oscilações. Um conjunto de carenagens em vaccum-forming foi elaborado para proteção e estética do equipamento, baseado em matrizes usinadas em madeira. A demonstração final apresenta a aquisição 3d do corpo de uma voluntária. O projeto tem aprovação do CEP-UFSCar.

ABSTRACT: The present work details the construction of an arch-shaped structure to accommodate state-of-the-art optical volume sensors for the purpose of acquiring three-dimensional meshes of human bodies. Among the specific objectives are the possibility of self-calibration of the optical observation towers attached to the arch, based on the use of augmented reality fiducial markers and computer vision. Self-calibration allows the movement of the structure without compromising the quality of 3D acquisitions, since small mechanical variations will be compensated by the automatic calibration of the sensors' positioning. The simulated results of the equipment design will be presented, as well as details of its construction, testing and validation with standard models. The equipment's applications are of a clinical and medical nature, such as assessment of body posture, body composition (by density method, when used in conjunction with precision scales), and anthropometric censuses, in addition to use in professional sports and even in gyms gymnastics and nutrition clinics, in addition to physiotherapy sectors linked to global postural re-education (RPG). The constructed equipment weighs around 50kg, and measures 2.20m wide by 2.10m high and 1.1m deep. 3D acquisitions are performed in less than 30 seconds. The main structure was created based on a 1.5" diameter aluminum tube, 5.5 meters long. Specially designed feet were adapted to it with 3 support points each, in order to prevent oscillations. A set of vaccum-forming covers was designed for the protection and aesthetics of the equipment, based on machined wooden matrices. The final demonstration will present the 3D acquisition of a volunteer's body. The project is approved by CEP-UFSCar.