Diseñando para imprimir en 3D, en más de una ocasión me he encontrado en la situación en la que el diseño es más grande que la base de impresión. Cuando esto pasa, lo primero que uno piensa es disminuir el tamaño del objeto con el laminador hasta que quepa en la base de impresión, no obstante esto no siempre es posible. Por ejemplo, cuando el diseño incorpora etiquetas en braille, donde las dimensiones se han de mantener.
En el anterior párrafo he enlazado un proyecto que realicé ya hace unos años, en el que diseñamos las líneas de metro de la ciudad de Valencia. El problema que encontramos es que hay líneas de metro con más de 30 paradas y, claro, el diseño no cabía en ninguna impresora. En ese caso, recurrimos a un programa muy sencillo que nos permitía trocear las líneas, previamente diseñadas, en varios tramos para poder imprimirlos y, posteriormente, pegarlos de nuevo con cola de contacto.
Netfabb Basic
Este programa es NetFabb Basic, un programa originalmente gratuito que fue absorvido por Autodesk que, finalmente, lo hizo desaparecer. No obstante, gracias a la comunidad podemos seguir accediendo de forma legal y gratuita a antiguas copias de este programa para Windows (también funciona en GNU/Linux con Wine).
Para descargarlo, hay que acceder al siguiente repositorio:
Ejecutamos la aplicación. En el mensaje que nos sale, marcamos la casilla de verificación, esperamos la cuenta atrás y pulsamos Later:
Cargamos el STL a trocear con Open > File
En la sección «Cut», movemos el eje X (puede ser el eje Y o Z, depende de como se haya importado la figura) hasta que la línea de color se ponga en la zona donde queremos hacer el corte (hacer el corte siempre entre dos estaciones)
Pulsamos «Execute Cut». Si nos pregunta el eje, le indicaremos el mismo que hemos usado para definir el punto de corte.
Ahora, quita la opción «Triangulate Cuts» y le damos al botón «Cut»
El resultado de la operación, nos da una advertencia. Vamos a corregirla.
Seleccionamos una de las partes y pulsamos el botón «Repair»
Pulsamos el botón «Automatic repair» (1), después «Execute» (2) y «Apply Repair» (3). En la pregunta que nos hace al darle a Apply repair respondemos «Remove old parts»
Repetimos el proceso de reparado para el otro trozo.
Ahora, guardamos cada uno de los trozos en un STL. LE damos al botón derecho sobre el trozo, seleccionamos Export y luego STL.
Ahora, ya podemos importar los STL generados en Cura o nuestro laminador favorito y encajarlos sin problema en la base de impresión.
Eso sí, cuando la impresión termine, tendremos que volver a juntar las partes usando cola de contacto.
La fotogrametria se ha convertido en una alternativa muy interesante y eficiente para realizar escaneados en 3D de una manera muy sencilla, a partir de imágenes o vídeos, que se pueden tomar directamente con el teléfono móvil y que se pueden procesar en cualquier equipo, incluso si son poco potentes. Esto, en combinación con una impresora 3D, abre la puerta a una gran diversidad de proyectos de aplicación que, llevados al aula, pueden proporcionar resultados espectaculares.
No es la primera vez que hablo de esto en blog, pero esta ocasión, voy a compartir los resultados de un proyecto educativo llevado a cabo en el aula durante el último año y que ha supuesto la implementación en el aula del proyecto Erasmus+ AMUSING.
Arte táctil
El objetivo de este proyecto es utilizar las técnicas de escaneado e impresión 3D en el aula para poder generar réplicas de piezas de museo, para que las personas con discapacidad visual puedan acceder de forma táctil a ellas. De este modo, el alumnado no solo adquiere destrezas en las técnicas para conseguirlo, sino que aprende sobre la propia pieza tratada, al tiempo que empatiza con las personas con discapacidad visual y, lo que no es menos importante, genera un recurso que ayuda a mejorar su integración. Todos ganan en una actividad donde el enfoque ApS es evidente.
A la hora de plantear como se podía llevar este proyecto al aula, era importante que el alumnado tuviese una interés académico respecto a la pieza que iba a procesar. No se trataba simplemente de replicar una pieza, sino que tendría que hacer un análisis formal de la misma para ser capaz de explicarlo táctilmente a la persona que va acceder a dicho recurso.
En efecto, al igual que pasa con el sentido de la vista, por muy entrenado que esté el sentido del tacto, no todo se puede apreciar a la primera y hace falta que alguien te explique mientras exploras para captar los matices. Cualquiera que haya hecho una visita guiada a un museo, se hará una idea de lo que hablo. Y si la visita ha sido a un museo táctil, más aún.
Explicando un altorelieve en el museo táctil de Atenas. Después nos intercambiamos los papeles.
Por ello, la decisión de implicar al departamento de Artes del centro parecía evidente: además, la propuesta les resultó muy interesante, pues en el bachillerato artístico tienen una asignatura de volumen donde la fotogrametria encaja muy bien. Y así es como entró en escena el alumnado de 1º de bachillerato de Artes.
Taller de fotogrametría
Una cosa que llama la atención al realizar un taller de fotogrametría con alumnado del bachillerato artístico es que, a diferencia de en otras ocasiones el que se había realizado el taller esta vez, la técnica pasaba a un segundo plano (era un medio) mientras que la pieza y sus características cobraban mayor protagonismo.
Así, tras una breve explicación sobre los principios de la fotogrametria y sobre el proceso para la toma de imágenes, la sesión práctica arrancó con un gran entusiasmo, con muchas piezas artísticas del departamento – y también aportadas por el alumnado- sobre las peanas, que, foto a foto, fueron reduciendo el espacio libre en las memorias de los teléfonos móviles de los y las participantes.
Un poco de teoría
Y mucha práctica
Los resultados fueron impresionantes. En un par de horas se escanearon varios objetos, de algunos de ellos se obtuvieron modelos tan espectaculares como el que se enlaza a continuación:
El resultado del taller constataba la viabilidad del proyecto en su conjunto; era posible generar réplicas de piezas artísticas con esta tecnología. Ahora sólo faltaba aplicar el mismo proceso a piezas artísticas de los fondos de un museo. Pero para eso, habría que esperar al curso siguiente.
Tarde en el museo
Entre una cosa y otra, el curso ya había pasado y el alumnado que realizó el taller estaba ya en 2º de Bachillerato. Por ello, era importante reanudar el proyecto cuanto antes para que no coincidiese con los meses previos a la PAU, cuando están de exámenes y completamente centrados en el examen de acceso universitario.
El siguiente paso era contactar con un museo para organizar la actividad. Afortunadamente, el Ayuntamiento de Valencia también participaba en el proyecto Erasmus+ AMUSING, por lo que lo más inmediato era tratar de coordinar la actividad con alguno de sus museos.
Entre ellos, La Casa Museu Benlliure resultaba especialmente interesante, ya que el alumnado que iba a hacer la actividad tenía, precisamente, a ese autor como uno de los que estaban preparando para las PAU.
Así que, se estableció contacto con la dirección del museo para plantear la colaboración y realizar una visita previa, junto a su director, para seleccionar las posibles piezas que se podrían escanear. Principalmente esculturas de Mariano Benlliure o de su colección. En paralelo, se realizó una instancia oficial al Ayuntamiento para solicitar acceso a las fuentes del museo.
En este punto, cabe aclarar que no todas las piezas eran susceptibles de ser escaneadas debido a aspectos relacionados con los derechos de autor y propiedad intelectual. Es por ello, que se optó por escanear piezas que no tuviesen ese problema. Lamentablemente, muy pocas de ellas eran de Mariano Benlliure. No obstante, era una selección muy interesante, pues combinaba esculturas de diferentes estilos, épocas y materiales.
Otro criterio que se siguió para elegir las piezas fue el de que fuesen fáciles de escanear; cuerpos cerrados, sin detalles muy pequeños y de materiales mate.
Con los permisos concedidos y las piezas ya preseleccionadas, se organizó una visita con el alumnado al museo. Primero se hizo una visita guiada a la exposición permanente. Después, los alumnos fueron a una sala especial donde estaban preparadas las piezas que se habían seleccionado y montaron todo el equipamiento (que se llevó desde el centro en un práctico carrito de la compra) para fotografiar las piezas.
Aplicando lo aprendido en el taller de fotogrametría
Además de las fotos del alumnado, se hicieron algunos vídeos envolventes de algunos objetos disponibles en el jardín del museo, para su posterior procesado.
La magia de la fotogrametría
De nuevo en el instituto, el alumnado procesó las imágenes con el software de fotogrametría, tal y como habían aprendido en el curso anterior.
Como actividad alternativa, se planteó un taller sobre fotogrametria con Google Colab con el alumnado del ciclo formativo de grado medio de informática, utilizando algunos de los sets de fotos capturados en el museo. Este tipo de proyectos siempre resultan mucho más enriquecedores cuando se integran a diferentes grupos y etapas, especialmente cuando cada grupo realiza un tarea específica diferente.
Uno detrás de otro, todas las esculturas fotografiadas fueron procesadas con el software de fotogrametría y se obtuvieron los modelos en 3D. De todas las piezas procesadas, solo de una no se pudo obtener el modelo correspondiente, lo que da una idea de la efectividad de la técnica. También se procesaron los vídeos. Los resultados, de nuevo, fueron espectaculares:
A continuación, al igual que se había hecho anteriormente, se fueron imprimiendo con la impresora 3D las piezas escaneadas. Este proceso se prolongó durante varias semanas.
Exposición de replicas
Hay que decir que, al realizar la impresión salieron a la luz algunos defectos en el reconocimiento del escaneado 3D que no se aprecian en el modelo gracias a la textura. Esto ocurre, principalmente en las piezas de materiales más brillantes (como, por ejemplo, una que era de madera pulida). Por otro lado, las piezas que mejor salieron fueron las que eran de materiales más mate (especialmente los de barro o arcilla).
Explicación táctil
El proyecto no terminaba en la generación de la réplica. Como he explicado anteriormente, para acceder a una pieza artística mediante el sentido del tacto, no basta con tocar la pieza; necesitas que alguien guíe y explique la información que proporcionan los dedos. Es por ello, que el paso final requería de ese análisis de la pieza y del diseño de esa exploración.
Para ello, se solicitó a La Casa Museu Benlliure una relación con información sobre las piezas escaneadas, obteniendo un listado con datos sobre la autoría, técnica y el año de creación. Con esta información como punto de partida, el alumnado realizó una tarea de investigación y documentación, que plasmaron en un guion de exploración táctil.
Es entonces cuando llega el momento del paso final, en el que hay que probar los recursos generados. Para ello, se contactó con Isabel, para hablarle del proyecto y proponerle colaborar. Isabel es una persona ciega que también se dedica al apasionante mundo de la docencia y que ya había colaborado previamente en el proyecto de implementación del PRIN3D. Ella accedió a hacer esta visita virtual al Museu Benlliure desde las aulas del IES, guiada por el alumnado de bachillerato.
El alumnado había preparado por grupos los guiones de explicación, hablando de la autoría, el contexto, la técnica, el estilo, describiendo la pieza e, incluso, usando piezas del material original de la obra para trasladar la sensación táctil del original (rugosidad, calidez…).
Una vez estuvieron preparados los guiones, se organizó una sesión en la que Isabel vendría al aula y los diferentes grupos le guiarían a través de sus piezas. Ella, además, proporcionaría su feedback sobre la pieza y sobre los diferentes aspectos de la exploración. De nuevo, aprovecho estas líneas para reiterar mi agradecimiento por su disposición y comentarios.
La sesión supuso una gran experiencia para todas las partes y un magnífico final para un proyecto en el que se había trabajado de forma intermitente, durante dos cursos académicos. Más de un año. Se dice pronto.
El proyecto AMUSING, como en su dia fue el PRINT3D, ha supuesto un marco de trabajo ideal para plantear actividades con enfoque ApS que permitan desarrollar las competencias técnicas del alumnado en el uso de las nuevas tecnologías, en campos de aplicación que permiten la integración de personas con discapacidad visual, empatizando así con su realidad social. Además de todo esto, el hecho de trabajar con piezas de la Casa Museo de uno de los autores que están trabajando en el aula, genera un punto de motivación adicional para el alumnado participante.
Así, nos encontramos ante un proyecto multidimensional, en el que todas las partes implicadas hemos obtenido un enriquecimiento, técnico, cultural y personal significativo. Un ejemplo de más de lo potente que puede ser el enfoque de Aprendizaje Servicio en el aula.
No obstante, hay que mencionar también algunos aspectos susceptibles de mejora, principalmente relacionados con las limitaciones del escaneado y la impresión 3D. Respecto a lo primero, hay que remarcar que las piezas que han salido bien han sido aquellas que no tenían una volumetría compleja y cuyo material era mate (principalmente las piezas de barro, yeso o similar). El resto de piezas presentaban algunos defectos no presentes en el original, provocados por brillos o reflejos capturados por la cámara y que el software de fotogrametría no ha sabido interpretar. Esto es podría solucionar realizando un proceso de postproceso sobre el modelo 3D, que requeriría una mayor dedicación en la formación del alumnado en el uso de software específico.
Por otro lado, la impresión 3D, de nuevo, supone una limitación importante. Las impresoras con las que trabajamos en el aula están muy limitadas en lo que refiere al tamaño que permiten imprimir. Por ello, prácticamente ninguna pieza ha podido ser impresa a tamaño real. Esto se podría solucionar troceando la pieza (de nuevo, más formación en el uso de software específico) e imprimiendo por partes. Sin embargo, esta solución no ha dado buenos resultados en el proyecto, ya que el punto de unión de las diferentes partes se detecta en la exploración táctil y genera «ruido» en la percepción de la obra.
También, y como siempre, los atascos y fallos de la impresora han generados periodos muy largos de impresión. Cada pieza tardaba varios días en imprimirse y si algo fallaba había que volver a empezar desde el principio, desperdiciando mucho tiempo (y PLA). Además de eso, en ocasiones, el PLA defectuoso creaba rugosidades en la pieza que afectaban a la exploración táctil. Esto último se podría solucionar haciendo un tratamiento de la pieza con alguna resina específica.
Con todo, como se ha explicado con anterioridad, el proyecto ha resultado muy satisfactorio ylo cierto es que con unos recursos muy al alcance de todos y muy pocos conocimientos técnicos, es posible conseguir unos resultados increíbles. Estamos hablando de llevar cualquier pieza de museo a cualquier aula del mundo. Y eso no es cualquier cosa.
Cada vez es más frecuente encontrar con un sistema de digital signage (letreros digitales) en las salas de espera de diferentes espacios públicos, en los que en una pantalla se va mostrando en bucle avisos, vídeos y otra información corporativa (y sí, a veces también publicidad). Aunque esta pantalla ha de disputar la atención a las pantallas de los teléfonos móviles, lo cierto es que sigue logrando captar la mirada de las personas que pasan frente a ellas, lo que los convierte en una herramienta muy interesante para promocionar información interna de una organización.
Es por ello que, en el centro educativo en el que trabajo, se decidió instalar cerca del mostrador de atención de secretaria una pantalla con información del centro. Esta ubicación, además de ser donde esperan las personas para ser atendidas, es una zona de paso del personal y alumnado del centro, con lo que la información mostrada está al alcance de toda la comunidad educativa.
Son muchas las empresas que ofrecen soluciones integrales de digital signage, y también soluciones escalables en las que se puede acceder a un sistema básico y, después, mediante un pago o suscripción, ampliar las prestaciones.
Sin embargo, estas soluciones tienen un importante inconveniente: en todas, de una forma u otra, la información a mostrar en la pantalla ha de ser almacenada en un servidor externo, lo que supone un problema desde el punto de vista de la protección de datos.
Así que, en lugar de usar esas soluciones, se ha tenido que plantear otras aproximaciones que, como veremos, en última instancia han requerido del uso software Libre para encontrar una solución adaptable y económica (gratis).
Pero empecemos por el principio: tras adquirir la SMART TV y montarla en la pared de la zona descrita anteriormente ¿Cómo implementamos el digital signage? Veamos como ha evolucionado la solución.
Primeras soluciones
La primera solución, partía de una premisa muy simple: las SMART TV actuales pueden reproducir vídeos desde un USB enchufado a los conectores traseros (cuidado, algunas teles de última generación ya no llevan reproductor de vídeo por cuestión del licencias). Por tanto, se copian los vídeos a mostrar en un USB, se conecta a la TV, se le da a reproducir en bucle y listo.
El problema es que cada vez que se ha de añadir un nuevo vídeo, hay que ir a la TV a cambiar el USB, lo que puede ser un poco incómodo, sobretodo si la TV está en alto y hay que usar una escalera. Además, es necesario convertir todos los avisos y mensajes en vídeos, por lo que hay que tener a mano un editor de vídeo para ir generando los carteles, lo que hace bastante ineficiente el sistema, sobretodo si los mensajes se actualizan con frecuencia.
Para solucionar el problema del cambio de USB, se creó un servidor DLNA con software libre (miniDLNA) en un ordenador conectado a la red del centro y se compartió el acceso a la carpeta de los contenidos. De ese modo, se podían actualizar los vídeos sin necesidad de coger la escalera. Así, la SMART TV detectaba el servidor DLNA con los vídeos y podía reproducirlos remotamente. Sin embargo, la reproducción en bucle de vídeos por DLNA que tenía este modelo de SMART TV en particular no funcionaba correctamente y había que estar reiniciándolo un par de veces al día, lo que también resultaba incómodo.
WordPress, como no
Llegados a este punto y tras descartar multitud de aplicaciones de digital signage por usar servidores externos para los contenidos, descubrí Foyer, un plugin de WordPress que convierte un blog en un sistema de digital signage.
Foyer: Solucion de digital signage libre y gratuita
Para los que no lo conozcáis, WordPress es un sistema de gestión de contenidos web de código abierto. En origen es una herramienta para crear blogs, pero su versatilidad es tal que, hoy en día, gracias a los plugins, puede utilizarse casi para cualquier tipo de aplicación web.
Así que lo único que hacía falta era una instalación de WordPress para implementar esta solución. Se hizo la instalación en un servidor de la red local y en ella instalé el plugin. Una vez terminado el proceso, tan solo hay que acceder a la URL del blog para acceder a los contenidos de la pantalla, que irán alternándose en bucle con una animación. Básicamente se está haciendo lo mismo que otras soluciones, pero usando un servidor local, sin salir de la red del centro.
Ejemplo de un digital signage creado con Foyer.
Para ver Foyer en funcionamiento en vivo y en directo, basta con acceder a este enlace.
El uso de Foyer es sencillo: una vez instalado y activado en WordPress, aparece un nuevo menú desde el que podemos gestionar tres elementos:
Slides: Aquí se crean las diferentes diapositivas que se pueden mostrar. Las diapositivas pueden tener texto y una imagen o vídeo de fondo (el vídeo, incluso puede ser directamente un enlace a Youtube). Además, se pueden crear diapositivas que sean imágenes o documentos PDF.
Channels: Aquí se crean secuencias de diapositivas. Se pueden seleccionar entre las diapositivas creadas en la anterior sección y ponen en un orden concreto. Se pueden crear tantas secuencias como se quiera y se les da un nombre.
Displays: Podemos crear diferentes pantallas. Cada una tendrá su configuración y una URL específica. A cada display le podemos asignar un canal diferente.
Un ejemplo de canal de diapositivas en Foyer. Las 11 diapositivas se reproducen en bucle en la pantalla.
En mi caso, me basta con un un único display y un canal con 11 diapositivas, que combinan imágenes y vídeos y se van cambiando con frecuencia.
Para terminar de poner en funcionamiento la solución, solo bastaba con hacer que la SMART TV reprodujese la URL del display de Foyer en el navegador. Pero no podía ser tan fácil.
Problemas con el navegador
El problema vino al reproducir la web que genera Foyer en la SMART TV. En primer lugar, la SMART TV no incluía navegador Web y fue necesario instalar uno. Aunque se trata de un SMART TV basado en Android, las aplicaciones a instalar están limitadas por el fabricante y para poder instalar el Firefox se tuvo que realizar una instalación manual mediante un apk.
Pero al poner la URL en el nevagador, la sorpresa fue que las diapositivas con vídeo no se reproducían: se ponía la pantalla en gris y, a los pocos segundos, saltaba a la siguiente diapositiva. Al parecer, era un problema de potencia.
El plugin lo que hace es cargar todos los contenidos de todas las diapositivas en una página de navegador y oculta todo menos la diapositiva que se muestra en cada momento. Esto hace que el navegador requiera muchos recursos para cargar todas las diapositivas en la página y, aunque solo se esté mostrando una. Esto hace que no haya suficiente memoria para reproducir los vídeos.
Cuando se reducía el número de diapositivas, la cosa mejoraba un poco. Pero, aparecía otro problema ya que por motivos de seguridad algunos navegadores bloquean la reproducción automática de vídeos. A diferencia de los navegadores de escritorio, los navegadores para SMART TV están muy limitados en lo que a posibilidades de configuración se refiere y no se podía suavizar esta restricción cambiando alguna opción. Por tanto, con el navegador de la SMART TV sólo se podían reproducir diapositivas con imágenes y texto.
Se pensó también en conectar una Raspberry Pi 4 a la SMART TV con un sistema operativo mínimo que solo mostrase el navegador a pantalla completa, pero aunque mejora las cosas, tampoco soluciona el problema completamente, como se puede leer en el foro de soporte del plugin. Según ese mensaje, con una Raspberry 4 adecuadamente configurada se puede conseguir reproducir principalmente diapositivas de imágenes y una o dos diapositivas con vídeo.
En este punto he de decir que antes de probar Foyer, hice algunas pruebas con otras soluciones (de las que no son completamente gratuitas) y el resultado con Raspberry Pi no fue mucho mejor.
Y de vuelta al ordenador
Por tanto, hacía falta reproducir la web de Foyer con un equipo más potente. Esto se solucionó con un ordenador-de-toda-la-vida (TM). Incluso puede ser el mismo que tiene el servidor (si está cerca de la SMART TV). Así que sacamos un cable HDMI de la TV hasta la ubicación del ordenador, y preparamos el equipo con un sistema operativo que consuma pocos recursos (en nuestro caso un XUBUNTU configurado con el inicio de sesión automático), en el que hemos añadido el siguiente comando para que se ejecute al arrancar el sistema:
firefox --kiosk http://ip.del.servidor/foyertv
Lo que hace ese comando es abrir el navegador Firefox a pantalla completa con la ruta indicada (en este caso, la URL donde se visualiza el Foyer).
Con esta configuración, bastará con encender el ordenador para, a los pocos minutos, tener nuestro digital signage funcionando en la SMART TV. La potencia de un ordenador antiguo (de unos 12 años de antigüedad) con una distro de GNU/Linux y un navegador web de escritorio es suficiente y permite reproducir sin problemas unas 11 diapositivas, 5 de ellas con vídeo.
Nuestro digital signage en pleno funcionamiento
Un pequeño detalle: si queremos ocultar el puntero del ratón, podemos instalar el programa uncuttler y ejecutarlo también al arranque del sistema. De ese modo, a no ser que se mueva el ratón, el cursor aparecerá oculto.
Conclusiones
A modo de resumen, paso a listar los elementos utilizados para montar una solución de digital signage funcional, versátil y gratuita:
Una TV (no hace falta que sea SMART TV)
Un ordenador conectado a la red (contiene el servidor Web con el WordPress y el plugin Foyer)
Otro ordenador (reproduce la URL de Foyer en modo kiosko, podría ser el mismo que antes)
Un cable HDMI o VGA (si no queremos tener problemas con pérdida de señal, que no sea de más de 5m)
Y con eso, podremos gestionar nuestras diapositivas accediendo al panel de administración del WordPress desde cualquier ordenador conectado a la misma red.
Las ventajas de este sistema son, además de que es gratuito y de código abierto, es que todos los contenidos se mantienen en local, por lo que no tendremos problemas con la protección de datos.
Como inconveniente, decir que visualmente no es tan llamativo como otras soluciones comerciales ni tiene plugins que permitan vincular el sistema con otros servicios que se puedan incluir en la pantalla (como hora, noticias, climatología…).
Sin embargo, no deja de ser una solución de código abierto, por lo que, con los conocimientos adecuados, todo lo que se nos ocurra, puede ser implementado.
Uno de los denominadores comunes de estas implementaciones era el uso de Tinkercad como herramienta de diseño, gracias a su sencillez, versatilidad y al hecho de que es multiplataforma (se ejecuta desde el navegador) y es de acceso gratuito, lo que habilita al alumnado a poder seguir utilizándolo en otros contextos, académicos o no.
El otro es Touchsee.me, una herramienta para la generación de etiquetas braille online que resulta fundamental para dotar a los objetos generados de información táctil. De nuevo, se trata de una herramienta accesible desde el navegador en la que, simplemente seleccionando el idioma y escribiendo un texto, se genera el archivo STL listo-para-imprimir con el texto en braille.
Escribir, descargar e imprimir
Una vez descargado, la etiqueta STL se puede llevar al laminador para imprimir. Mi recomendación es hacer la impresión en vertical, ya que los puntos quedan más suaves (y, por tanto, agradables al tacto) que se se imprime tumbada.
En 9 minutos tenemos la etiqueta braille impresa
Ahora bien, el problema llega cuando intentamos integrar esa etiqueta en algún diseño más complejo. Por ejemplo, imaginemos que queremos hacer una placa que combine un texto en altorrelieve con el braille, como el de la imagen.
Cartel accesible de aula
El diseño es trivial en Tinkercad: basta con crear la superfície, añadir el texto (en sans) e importar la etiqueta generada con Touchsee.me.
Sin embargo, cuando importamos la etiqueta, nos encontramos con el siguiente resultado:
Resultado de importar una etiqueta de Touchsee.me a Tinkercad
Parece que en el proceso de importación algo no funciona; la manera en la que touchsee.me genera el STL parece no gustar a Tinkercad y el resultando es una etiqueta braille que, en el mejor de los casos, resultará confusa de leer de forma táctil. Y esto presenta un grave problema para el objetivo del proyecto en uno de los elementos más importantes.
Pero no desesperemos, como siempre hay vías alternativas. Veamos algunas:
Solución #1
Una primera aproximación a la solución del problema, seria la de imprimir la eqtiqueta por un lado y, en Tinkercad, simplemente dejarlo todo preparado para agregarla al diseño tras la impresión. Esto es, haríamos un hueco para encajar la etiqueta una vez impresas ambas piezas.
Diseño de placa con hueco para la etiqueta braille
Posteriormente, pegamos en el hueco la etiqueta:
Manualidades
Esta, aunque resuelve el problema, tiene algunos inconvenientes. Como que el diseño es más complejo, ya que la etiqueta ha de encajar perfectamente. Si nos quedamos cortos, habrá que arriesgarse a lijar la etiqueta, si nos pasamos, sobrará hueco, dificultando la lectura. Además, la etiqueta braille se puede caer o soltar con el tiempo.
Solución #2
Una segunda solución pasa por tratar de corregir los defectos en la pieza generada por Touchsee.me que provocan la mala importación en Tinkercad.
Lo que haremos será reparar la etiqueta braille con un programa de diseño 3D, llamado Meshlab. Meshlab es gratuito, de código abierto y está disponible para todas las plataformas:
Instalamos Meshlab, e importamos el STL con el braille.
Una etiqueta de Touchsee.me abierta con Meshlab
Comprobamos como en Meshlab el STL se ve bien, pero aún así hay que corregirlo.
Seleccionamos Filters > Cleaning and repairing > Snap Missmatched borders
Esta opción repara bordes que estén ligeramente desplazados y que pueden causar una mala importación en Tinkercad, creando nuevos vértices.
Snap Mismatched Borders
Dejamos las opciones por defecto y le damos varias veces a Apply, para que cree nuevos vértices que puedan dar a Tinkercad más información para reconstruir correctamente el STL.
Podemos guiarnos por el mensaje que aparece en el cuadro inferior derecho (Cuando veamos que el filtro ya no hace nada, que aparece 0).
El log nos dice lo que hace el filtro en cada paso
Cerramos el diálogo, y exportamos el STL.
Ahora, abrimos el STL corregido con Tinkercad, veremos como el resultado ha mejorado considerablemente:
Importación perfecta!
Este método no es 100% efectivo pero, en algunos casos como el del ejemplo, he conseguido una importación casi perfecta.
Solución #3
Finalmente, lo que podemos hacer es usar otra herramienta para generar el STL con el braille. Lo cierto es que Touchsee.me es la más completa de todas las que he encontrado, pero tiene este pequeño inconveniente de la importación a Tinkercad.
Una alternativa que es completamente compatible con Tinkercad es una herramienta llamada «Text to 3d printable Braille» y a la que podemos acceder desde el siguiente enlace:
El funcionamiento no es tan intuitivo como el de Touchsee.me y además está en alemán. Pero, como veremos, tampoco resulta complicado hacerse con su funcionamiento:
Text to 3d printable Braille
El diseño de la aplicación tiene dos partes, la parte superior con una previsualización de la etiqueta a generar y la parte inferior, con los parámetros que se pueden modificar.
Para generar la etiqueta hay que escribir en Text lo que queremos codificar (obvio)
Las opciones que nos da son las siguientes:
Großbuchstaben zulassen: Permitir mayúsculas. Si lo activamos, codificará las mayúsculas (recomendado)
Kontraktionen: Aplica contracciones para simplicar la longitud. Yo lo desactivo.
Direkte Konvertierung: Conversión directa. Desactivado por defecto.
Si pulsamos en Details einstellen veremos las opciones avanzadas. Entre otras cosas, podemos modificar el tamaño de la placa (Form-Größe), la altura del punto (Punkt-Höhe), el diámetro del punto (Punkt-Durchmesser), el grosor de la placa (Platten-Stärke) y la distancia entre las filas (Rand):
Además, podemos deshabilitar la muesca de referencia (Referenz Eck), aunque no lo recomiendo ya que nos ayudará a identificar el sentido de la lectura de la etiqueta, lo que será muy práctico a la hora de posicionarla en Tinkercad.
Es eso, o tener algunas nociones para interpretar el braille.
Lo que si os recomiendo deshabilitar la generación de soportes (Stützen generieren) ya que si no se pretende imprimir en vertical la etiqueta, como es nuestro caso, no son de utilidad.
Soportes
Una vez configurado todo, hay que darle al botón que hay en la parte inferior:
Pulsar primero aquí
Eso cargará nuestro diseño en la vista previa. Una vez hayamos generado el modelo presionando el botón anterior, ya podemos darle a generar el STL para su descarga. Si no lo hacemos en ese orden, nos descargaremos el diseño precargado no el que nosotros queremos.
Cuando le demos a Generate STL el botón se convertirá en el enlace de descarga del STL
El STL descargado se puede importar al Tinkercad sin problemas:
Resultado de la importación en Tinkercad
De este modo, ya podemos usar el braille en nuestros diseños con Tinkercad.
En anteriores entradas, he compartido procedimientos y técnicas para escanear objetos en 3D utilizando fotogrametría a partir de imágenes o vídeos. La sencillez del proceso – que incluso puede ser realizado con la cámara de un teléfono móvil – y los llamativos resultados que produce – incluso en equipos poco potentes – hacen que sea una interesante opción para introducir estas técnicas en el aula para tratar contenidos de forma inclusiva, de acuerdo al planteamiento del proyecto Erasmus+ AMUSING.
Pero, por sorprendentes que sean los resultados, si los miramos de cerca con el visor 3D, podremos apreciar pequeñas imperfecciones que ha cometido el programa de escaneado en 3D al componer el volumen a partir de las imágenes. Estas imperfecciones suelen estar disimuladas por la textura, por lo que pasan desapercibidas en un visor 3D, sin embargo, si nuestro objetivo es imprimir la pieza, estas imperfecciones o ruido 3D, puede trasladarse al objeto y, por tanto al tacto.
Por ejemplo, veamos la siguiente escultura de un rostro escaneada por fotogrametria:
Si nos acercamos al rostro:
Aparentemente, el modelo parece bastante fidedigno con el original, por lo menos en el visor. Sin embargo, si cambiamos las opciones de iluminación activando el shading, veremos que, en realidad, la textura nos está engañando. En la siguiente imagen se aprecia como, en realidad el programa de escaneado ha tenido problemas para reconstruir la parte interior del rostro, al tener menos fotografías que capturasen correctamente esa zona.
Esas imperfecciones se trasladarían al modelo impreso, alejando la experiencia táctil del modelo original.
Como ya se ha comentado en este blog, el objetivo del proyecto Erasmus+ AMUSING es crear réplicas de objetos de museos para poder ser manipuladas y así, entre otras ventajas, poder ser explicadas a las personas con discapacidad visual. Así, que es necesario eliminar en la medida de lo posible esas imperfecciones que puedan despistar sobre la verdadera forma del objeto replicado.
En esta entrada, explicaré algunas técnicas sencillas que se pueden emplear para optimizar el objeto de cara a su impresión.
Autodesk Meshmixer
El programa que se empleará para procesar el modelo es el Autdesk Meshmixer. El programa es gratuito y se puede obtener desde su web:
Está disponible para Windows y Mac OSX, si bien, la versión de Windows puede ejecutarse bajo GNU/Linux con Wine con los drivers Vulkan.
Una vez instalado, lo ponemos en marcha y cargamos el archivo OBJ que queramos tratar.
Corrección de errores
Un primer paso necesario, incluso si no se pretende imprimir la pieza, es corregir todos los errores que se puedan haber producido al tejer la malla durante el proceso de fotogrametría. Esto es, triángulos mal cerrados, o cosas que se pueden ver en la anterior captura, zonas sueltas o la apertura del modelo por la parte en la que no hay información.
Para resolver todos estos problemas de forma sencilla, seleccionamos la opción Analysis y después en Inspector.
Esto nos marcará todos los errores detectados en rosa (zonas desconectadas ), azul (zonas no cerradas) y rojo (triángulos imposibles) y nos dará la opción de corregirlos: Auto repair all.
Al pulsar esta opción, vemos como ha desaparecido la zona suelta y se ha cerrado el modelo.
Eliminar zonas no deseadas
Una función muy importante que nos permite hacer el programa es poder descartar zonas del modelo. Esto es útil porque es habitual que los programas de fotogrametria modelen más de lo que nos interesa.
Por ejemplo, en nuestro modelo, se pueden apreciar zonas de la pared en la que se encontraba la placa con la escultura:
Una forma de deshacerse de esas partes es usando un corte por plano, que determinará qué parte se queda en el modelo y cuál se descarta.. Para ello, vamos a Edit > Pane Cut
Tenemos que posicionar el plano usando las flechas de colores, que nos permiten mover y rotar el plano. Lo que está en gris es lo que queda fuera y lo que mantiene la textura es lo que quedará tras hacer el corte.
Tras posicionar el plano para que deje fuera la pared, le damos a Accept para que haga el corte.
El resultado se cierra automáticamente, por lo que no hace falta que volvamos a lanzar el inspector.
Posicionar el modelo
Otro aspecto interesante de cara a la impresión es rotar y escalar el modelo para facilitar su posicionamiento en el programa de segmentación de la impresora 3D.
Para ello, Meshmixer nos permite poner en pantalla la base de impresión (View > Show Printer Bed) y transformar el modelo (Edit > Transform):
De nuevo, usamos las flechas para rotar y posicionar. Si queremos redimensionar de manera uniforme, hay que apretar sobre el cuadro blanco que hay en el centro y mover el ratón sin soltar.
Una vez posicionado, le damos a Accept para que se apliquen los cambios de la transformación.
Suavizar superficies
Finalmente, vamos a tratar el objeto para suavizar las imperfecciones. Para ello, seleccionamos Sculpt, opción que nos permite modificar el aspecto del modelo. Como lo único que queremos es suavizar la superfície, seleccionaremos la brocha Shrik Smooth.
Ahora, sobre el modelo, iremos repasando las zonas que queramos suavizar. En cierta manera, es como maquillar al modelo. Podemos cambiar la fuerza y tamaño de la brocha desde las opciones.
Para apreciar el efecto de lo que estamos haciendo, podemos activar para que se vea la malla (View > Show Wireframe). Veremos como, a medida que aplicamos la brocha, la malla se modifica. En este caso, lo que hace es regenerar la zona eliminando los posibles bultos.
Como se puede apreciar en el ejemplo, al aplicar la brocha estamos añadiendo nuevos triángulos, haciendo más complejo el modelo. Puedo reducir este efecto ampliando el tamaño de la brocha (o disminuyendo las dimensiones del modelo para que el tamaño de la brocha sea más grande).
Otra cosa que puedo hacer, una vez haya terminado es simplicar la malla en esa zona usando el pincel AdaptativeReduce o Reduce, que simplifica los triángulos de la zona tratada.
El resultado complementa el suavizado anterior:
Exportar el modelo
Una vez modificado el modelo, lo podemos exportar desde File > Export.
Hay que tener cuidado con el uso de esta herramienta, ya que estamos modificando el resultado del escaneado, Un exceso en el suavizado o la reducción de triángulos puede deformar el objeto escaneado, alejándolo del modelo original. Mi recomendación es ir poco a poco y no suavizar más de lo estrictamente necesario para que desaparezcan picos o irregularidades muy evidentes.
Por ello, es preferible exportar el modelo modificado con otro nombre y no sobreescribir el original, por si tenemos que volver a partir del original en un momento, sobretodo teniendo en cuenta el tiempo que requiere procesar un modelo por fotogrametría.
El resultado es el que se ve a continuación. Las irregularidades han desparecido, dejando la mejilla izquierda sin irregularidades (aunque es cierto que aún podríamos suavizarla un poco más).
Conclusiones
En la entrada hemos visto como realizar algunos ajustes básicos de postprocesado con Meshmixer de una pieza escaneada en 3D para eliminar algunos de los defectos que se puedan derivar del proceso de fotogrametria. Cabe destacar que Meshmixer tiene una gran variedad de herramientas para tratar figuras en 3D, lo que lo convierte en una herramienta indispensable para el escaneado 3D. Además, es gratuita y multiplataforma.
Las técnicas de escaneado 3D mediante fotogrametria nos permiten obtener modelos en 3D de objetos del mundo real mediante la toma de una serie de fotografías adyacentes del objeto a modelar. El software de fotogrametría se encargará de encontrar puntos análogos en el conjunto de fotografías, realizando una triangulación que le permita representar el modelo en 3D.
Para que el modelo se pueda generar correctamente, es necesario que las fotografías se puedan solapar. Que todas tengan un poco de la anterior para que el software pueda enlazarlas. Algo similar a lo que hacen los móviles para hacer fotos panorámicas. Eso es difícil de conseguir tomando fotos «a pulso», por lo que se suele montar la cámara en un trípode, poner el objeto en una peana giratoria y se van tomando fotos a medida que se va girando poco a poco el trípode. Luego, subimos un poco el trípode, modificamos el ángulo de enfoque, y volvemos a empezar. Y así se hacen barridos completos con varias alturas y ángulos.
Sin embargo, si lo piensas, una manera de conseguir el mismo efecto sin necesidad de tanto montaje sería hacer un vídeo con los barridos «a mano» y después extraer fotogramas del vídeo de forma automática. Y eso es lo que voy a contar en esta entrada.
Recientemente, he estado en la National Gallery of Art de Vilnius donde decidí hacer algunas pruebas con esta técnica. Para ello, tomé unos vídeos cortos con mi viejo BQ Aquarius de algunas esculturas con la idea de generar modelos en 3D de algunas de las piezas expuestas. Veamos los resultados.
Los vídeos
Como he comentado, los vídeos fueron tomados con un móvil relativamente antiguo, aunque es capaz de grabar en 720p, está lejos de la calidad que se puede obtener con dispositivos más modernos. Traté de hacer un vídeo en el que iba haciendo un barrido de la pieza a escanear, lo que no siempre era fácil, porque la mayoría estaban apoyadas o ubicadas muy cerca de la pared, con lo que no podía dar la vuelta entera. Dependiendo de la pieza, los vídeos oscilan entre 25 y 60s.
Como se puede ver, el vídeo apenas dura unos segundos y se ha hecho un único barrido. La estátua es bastante alta y no disponía de un palo selfie o similar para poder obtener otros ángulos.
Los fotogramas
Una vez en el ordenador, lo que voy a hacer es extraer fotogramas del vídeo para obtener una secuencia de imágenes adyacentes.
Para ello, utilizaré ffmpg, un comando de GNU/Linux para tarbajar con vídeos que proporciona una infinidad de opciones. En este caso, simplemente utilizaré una opción que extrae fotogramas (-r) y le pasaré el número de fotogramas que quiero obtener por segundo. Es tan fácilo como escribir lo siguiente en el terminal (en la misma ruta en la que se encuentra el vídeo):
$ ffmpeg -i nike.MP4 -r 5 img-%03d.png
Lo que hago es invocar el programa, seguido de la opción -i, para indicarle el archivo de entrada (input), que es directamente el archivo con el vídeo que he extraído del móvil. Luego le pongo la opción -r y el valor 5, para decirle que saque 5 fotogramas por cada segundo de vídeo. Los archivos resultantes se generarán en el mismo directorio con los nombres img-001.png, img-002.png… y así sucesivamente.
Para más información sobre el uso del comando ffmpg, consultar el siguiente enlace.
En cualquier caso, comparto el resultado de la operación en un fichero ZIP:
Para procesar las imágenes, he utilizado el Metashape con las opciones por defecto. Prácticamente, arrastrar y soltar. El proceso duró poco menos de una hora.
Como se puede ver, al modelo le falta detalle, pero teniendo en cuenta la rapidez con la que se tomó el vídeo y la poca duración del mismo, el resultado es espectacular.
Otros ejemplos
A continuación comparto otros modelos generados siguiendo el mismo procedimiento, todos ellos capturados el mismo día durante la visita al museo (incluyo el archivo de vídeo original por si quieres hacer pruebas):
Con el proceso expuesto en la entrada se demuestra la facilidad con la que se puede escanear un objeto 3D con la ayuda de un teléfono móvil. Aunque la extracción de fotogramas no consigue imágenes de tanta calidad como la fotografía individual (de hecho, muchos fotogramas eran desechados por el software de fotogrametría por estar borrosos o movidos), el resultado es sorprendente y con una buena cámara y un buen barrido, se pueden conseguir resultados sorprendentes.
Esta técnica es especialmente útil para casos en los que no es posible ubicar el objeto en una peana o cuando es muy grande (por ejemplo, para escanear una estatua en un parque). Sin duda, es una técnica que puede ser muy interesante por su sencillez para trabajarla en el aula o durante una actividad extraescolar.
Bonus
Hablando de estatuas en el parque, este el resultado de procesar con esta técnica un vídeo a un tótem tallado en la madera típico de Lituania que encontramos en un bosque al sur del país. El vídeo era un barrido con vuelta completa al monumento.
En la entrada anterior he hablado de técnicas de escaneado 3D basadas en la fotogrametria. Todo ello, usando un software abierto, gratuito y multiplataforma, como es Meshroom, por tanto accesible para toda aquella persona que quiera iniciarse en este apasionante mundo.
No obstante, sí que comentaba que había una limitación en Meshroom: es necesario disponer de una tarjeta gráfica Nvidia «CUDA enabled» ya que algunas partes del proceso están implementadas mediante unidades de procesamiento gráfico CUDA y, por tanto, necesitan un hardware compatible con ellas.
Esto puede ser un impedimento, especialmente, teniendo en cuenta que, habitualmente, los ordenadores que se tienen en los centros educativos no disponen de hardware de acceleración 3D (GPU). ¿Qué hacemos en estos casos?
Personalmente, me he encontrado con esta situación y tras darle algunas vueltas (y buscar un poco por Internet), he dado con tres posibles soluciones, que paso a explicar a continuación.
Para ver las diferencias entre una y otra, voy a procesar el siguiente objeto en un ordenador sin tarjeta gráfica (un portátil con gráfica integrada):
Capitán vintage
La escena está compuesta por 82 fotografías desde diferentes ángulos.
Veamos las diferentes soluciones:
Solución #1: Evitar las partes del proceso que usan CUDA
Esta es la solución más fácil de implementar, pero también la que da peores resultados. Se trata de eliminar del proceso de Meshroom aquellos pasos en los que haga falta el uso de CUDA. Simplemente, esos pasos no se harán (y por tanto, el reconocimiento del objeto será peor).
En concreto, los únicos pasos que requieren de una tarjeta gráfica con acceleración 3D (GPU) son los relativos a la creación del mapa denso. Si no hacemos mapa denso, problema resuelto.
Para ello, basta con eliminar los nodos en el editor de grafo de flujo de Meshroom. Hay que eliminar los siguientes: PrepareDenseScene, DeepMap y DeepMapFilter.
Eliminando un nodo (paso) en Meshroom
Una vez eliminados, conectamos el output del nodo anterior (StructureFromMotion) al input del siguiente (Meshing):
Para unirlos, pinchamos en el circulito blanco de output y arrastramos hasta el de input
Con este pequeño cambio, haremos que Meshroom funcione hasta el final en cualquier ordenador sin tarjeta gráfica.
Los puntos fuertes de esta solución es que es muy fácil de hacer y no requiere de ningún software ni recurso adicional. Por contra, el resultado deja mucho que desear respecto de un procesado con mapa denso.
Resultado de procesar la escena con Meshroom eliminando esos nodos es esta:
Solución #2: Usar un software que no requiera CUDA
Si queremos obtener unos mejores resultados podemos prescindir de Meshroom que, al fín y al cabo, está diseñado para funcionar con una tarjeta gráfica 3D y probar otro software de fotogrametria que no tenga este requerimiento.
En mi caso, he hecho pruebas satisfactorias con MVE. Multi-View Environment , como Meshroom, es un programa libre, gratuito y multiplataforma que, desde la línea de comandos, permite realizar el proceso de reconstrucción de objetos desde fotografías. El paquete está compuesto por varios programas, cada uno de ellos se encarga de realizar una parte del proceso, por lo que es necesario ejecutarlos uno detrás de otro siguiendo el orden establecido.
En los siguientes enlaces, se pueden encontrar manuales para ponerlo en marcha en los diferentes sistemas operativos:
Lamentablemente, MVE no se distribuye como programa «al uso» y es necesario bajarse los ficheros fuentes y compilarlos, por lo que no es descargar y listo. En los enlaces anteriores se explica, paso a paso, como realizar esta compilación en los diferentes sistemas.
Una vez compilado, el programa se lanza desde el terminal. Hay un comando para cada paso del proceso, al que hay que pasarle la ruta que contiene los archivos que cogerá como fuente y la ruta en la que almacenará los resultados (que a su vez, será la entrada del siguiente comando).
Para simplificar el proceso, he creado un script que realiza de forma consecutiva todos los pasos, solo hay que ejecutarlo en la carpeta de MVE y pasarle la ruta de las imágenes y la ruta en la que ha de escribir el resultado:
El punto fuerte de esta solución es que obtiene unos resultados mucho más cercanos a la realidad. El principal inconveniente, la dificultad de instalación y puesta en marcha.
El resultado de procesar la escena con MVE es el siguiente:
Solución #3: Usar procesamiento en la nube
Esta solución tiene un enfoque diferente: en lugar de buscar como ejecutar Meshroom en un ordenador sin GPU, lo que vamos a hacer es ejecutar Meshroom en un ordenador con GPU desde un ordenador sin GPU.
Para ello haremos uso de la computación en la nube a través del servicio Google Colab. Este servicio, disponible a través de una cuenta personal de Google como una herramienta más, permite la ejecución remota e interactiva de comandos en un servidor en la nube (al que se le puede asignar una GPU).
Así, Google Colab nos permite usar durante 12h un ordenador (una máquna virtual) con las siguientes características:
GPU: Tesla K80 , con 2496 núcleos CUDA, versión 3.7, 12GB de GDDR5 VRA
El proceso será más lento, pero no tarda mucho más que la ejecución en local.
El comando en ejecución
Esperamos a que se complete el proceso. Una vez termine, en la carpeta output tendremos el resultado, que podemos descargar desde la carpeta output.
Hay que descargar los tres archivos: el png, el mtl y el obj
Si quisieramos procesar otra escena, sólo bastaria borrar las imágenes de input y la salida del output, subir las nuevas imágenes a input y volver a darle a ejecutar al fragmento de código que ejecuta meshroom (no hace falta volver a instalar Meshroom, a no ser que hayan pasado las 12h y se haya borrado la máquina virtual).
Para simplificar el proceso, comparto mi notebook con todos los pasos ya implementados y con comentarios:
Para importarlo a Google Colab, hay que ir a File > Upload Notebook
Importar Notebook
Aunque parezca un proceso complejo, lo cierto es que resulta sorprendentemente sencillo para lo que, en realidad, estamos haciendo. La interfaz de Google Colab hace que la ejecución de comandos sea muy sencilla y que, incluso, se pueda importar una plantilla con los pasos ya preparados. El punto negativo de esta solución es el hecho de que haga falta estar conectado a Internet para poder usarla.
El resultado de procesar la figura con Google Colab es el siguiente:
Conclusiones
Como podéis ver, es posible utilizar Meshroom en equipos sin tarjeta gráfica de diversas maneras. Sin embargo, las soluciones sencillas dan malos resultados y, para obtener mejores resultados hay que recurrir a soluciones más imaginativas o cambiar de programa. Lo bueno es que, una vez preparadas las soluciones, se puede reutilizar el entorno (ya sea en MVE o en Google Colab) para procesar varias escenas, con lo que el tiempo invertido se compensa con resultados que, en algunos casos, no tienen nada que envidiar de los obtenidos con una GPU.
En los últimos años he estado utilizando la tecnologia 3D en el aula de diversas maneras, algunas de ellas las he comentado en este blog, pero siempre partiendo del diseño mediante la combinación de formas geométricas en 2D y 3D para crear piezas y objetos para que fuesen impresos y, por tanto, materializados en el mundo real.
Una de las aplicaciones de esta tecnología ha sido la de crear en el aula recursos táctiles que puedan dar servicio a personas con discapacidad visual, de acuerdo a los objetivos del proyecto Erasmus+ PRINT3D.
Por ejemplo, el diseño de unas células en 3D puede suponer un recursos muy práctico para enseñar las partes de una célula de forma táctil en clase de biología.
Células eucariotas y procariotas
Las posibilidades de este campo son muchas y muy variadas, pero el problema llega cuando no se trata de diseñar una abstracción, sino de recrear un objeto real. ¿Cómo representamos táctilmente, por ejemplo, la morfología de la concha de un molusco en una clase de biología?
Fuente: http://www.gastrosoler.com
En este caso, el diseño geométrico se ve muy limitado para ofrecer una solución aceptable.
Es en este punto donde hace su entrada el proyecto Erasmus+ AMUSING, completando a su predecesor PRINT3D a través de invertir el punto de vista: ahora no se trata de trasladar los objetos de la pantalla a la realidad, sino de la realidad a la pantalla.
Efectivamente, este nuevo proyecto pone el foco en el escaneado 3D; Si no podemos diseñar una concha de molusco realista combinando formas geométricas, la obtendremos directamente de la realidad y luego, la compartimos en Internet para que otras personas puedan imprimirla en 3D y utilizarla como recurso en el aula.
Una concha escaneada y replicada a varios tamaños y calidades.
Fotogrametría: La clave de todo esto
Lo mejor de todo es que las técnicas de escaneado 3D se encuentran en un momento de madurez muy interesante, lo que las pone al alcance del aula sin necesidad de una gran inversión económica ni de la necesidad de tener unos conocimientos técnicos muy elevados.
En ese sentido, me atrevería a decir que estas técnicas tienen una curva de aprendizaje mucho mas pronunciada que la impresión 3D: se obtienen resultados sorprendentes al poco tiempo de empezar.
La tecnología clave detrás del escaneado 3D del que voy a hablar aquí es la fotogrametria. Según la Wikipedia « es el arte, ciencia y tecnología para la obtención de medidas fiables de objetos físicos y su entorno, a través de grabación, medida e interpretación de imágenes y patrones de energía electromagnética radiante y otros fenómenos”.
Lo cierto es que la fotogrametría ya lleva bastante tiempo entre nosotros y, aunque no nos demos cuenta, está presente en multitud de aplicaciones tecnológicas actuales.
La fotogrametria se usa mucho para la obtención de mapas 3D. Fuente: Wikipedia
De forma muy resumida, se trata de hacer fotos de un objeto desde diferentes ángulos para calcular las diferencias entre las imágenes y así interpretar medidas y, por tanto, la forma.
No es un proceso conceptualmente sencillo, pero afortunadamente, como veremos a continuación, el software actual permite realizarlo de una manera intuitiva sin necesidad de configurar parámetros avanzados.
El proceso con más detalle
Antes de ver el software, vamos a ver los pasos, a grandes rasgos, se realizan para obtener un modelo en 3D a partir de un objeto real.
Toma de imágenes: En primer lugar, hay que tomar fotos desde diferentes ángulos. Se recomienda que la iluminación sea buena y la foto esté bien enfocada. Por ello, es recomendable usar un trípode y, si puede ser, ubicar el objeto en una peana giratoria para facilitar su giro. Lo ideal es hacer barridos 360º desde varios ángulos, para capturar todos los detalles del objeto (por ejemplo, con la cámara a 10º, luego a 40º y finalmente a 80º). Es importante que las fotos se solapen unas con otras, por lo que el giro del objeto entre foto y foto, debería de ser inferior a 15º).
Hasta aquí es lo que hacemos nosotros, de lo que viene ahora ya se encarga el programa de fotogrametría cuando le pasamos las fotos.
Detección de puntos análogos (Feature extraction): Se analizan las fotos y, gracias a los solapamiento, se detectan los puntos homólogos, es decir, detalles del objeto que aparecen en varias fotos.
Comparación de puntos homólogos (Feature matching): Se comparan los puntos homólogos de las diferentes imágenes para encontrar coincidencias, es decir, el mismo punto en diferentes imágenes. Esta es la clave del proceso y de la cantidad de puntos que relacione, dependerá la calidad del modelo.
Triangulación (Structure from motion): A partir de los puntos homólogos y de los cambios detectados entre un punto homólogo en una imagen y el mismo punto en otra, se calcula el desplazamiento del objeto y su nube de puntos (coordenadas que definen el volumen del objeto).
Creación del mapa denso (Deep map): A partir de la triangulación, se interpolan nuevos puntos homólogos para acabar de completar el modelo y darle mayor detalle a la nube de puntos. Esta fase es la más laboriosa y suele requerir del uso de una tarjeta gráfica.
Mallado (Meshing): Una vez interpolado el mapa denso, se teje una malla en 3D, como una estructura de alambre, que recrea el volúmen detectado.
Texturizado (Texturing): Es el proceso final en el que se añade a la malla una capa con una imagen generada a partir de las fotografias en las que se le de el aspecto real del objeto.
Y con esto estaría todo, si el programa ha podido trabajar con las fotos proporcionadas, obtendríamos un archivo con extensión OBJ en el que encontraríamos el objeto en 3D.
Ya os adelanto que esto no siempre ocurre y, a veces el programa muestra un error porque no ha podido procesar bien las imágenes. Entonces, hay que descartar sesiones fotográficas enteras por una mala iluminación o enfoque, que hace que el software de fotogrametría no pueda sacar nada en claro del objeto.
Para evitar que eso ocurra, en el siguiente punto, recomiendo el uso de algunos utensilios relativamente fáciles de encontrar para optimizar la toma de fotografías. Pero antes, finalicemos la explicación de este proceso, pues si todo ha ido bien, una vez generado el archivo OBJ, volvemos a tomar protagonismo en un último paso:
Revisión del modelo: Tenemos que reparar los posibles errores que aparezcan en el modelo generado: caras sin cerrar, vértices duplicados, etc. Esto lo podemos hacer con cualquier software de edición 3D (Meshlab, Microsoft 3D builder…). La mayoría de ellos incorporan asistentes para reparar el modelo. También en este paso, tenemos que eliminar aquellas zonas del diseño que no sean relevantes y que se han generado en el modelo: partes de la peana, objetos del fondo, etc. Normalmente, basta con seleccionarlos en un programa de edición 3D y darle a la tecla suprimir.
Con esto ya estaría todo, y tendríamos nuestro modelo en 3D para imprimir (enviar el OBJ a Cura 3D) o para compartir (subirlo a un repositorio online como Sketchfab).
Recursos necesarios
Como se ha comentado, la toma de imágenes es un paso crítico que va a afectar a todo el proceso posterior.
Lo ideal es disponer de un mini estudio fotográfico, para conseguir imágenes con la mejor calidad posible. Tampoco hace falta un montaje profesional, aunque cuanto más profesional sea, mejores imágenes se obtendrán.
A continuación, os propongo una serie de elementos, relativamente fáciles de encontrar para montar ese mini estudio con el que empezar con la fotogrametría (con * lo que es imprescindible, el resto es opcional):
Cámara digital* No hace falta que sea una reflex, pero si que es muy recomendable que tenga una buena lente y se pueda configurar en modo manual.
Trípode: Para evitar vibraciones en la cámara, especialmente, si se ha puesto una velocidad de obturación baja. Nos ayudará también a establecer las diferentes alturas e inclinaciones de cámara con la que haremos el barrido 360º.
Plato giratorio: Esto ayuda a realizar el barrido 360º del objeto. Vamos girando el plato de 15º en 15º, y hacemos una foto en cada paso. Puede ser una peana giratoria de una televisión.
Caja de luz y focos: nos van a permitir obtener una iluminación uniforme y sin sombras.
Un cartón o tela de croma, que ayudará a eliminar detalles del fondo de la imagen y, por tanto, a agilizar el procesado de las imágenes.
Ordenador *, si tiene tarjeta gráfica NVidia (compatible con CUDA), mejor.
Como se puede ver, con una buena cámara y un buen ordenador ya podemos trabajar. Y, sí, también valen las cámaras del móvil.
Sobre el software
Una vez tomadas las fotografías, hay pasarlas al software de fotogrametria para que haga la magia.
Existen multitud de programas de fotogrametria, algunos gratuitos, otros de pago. Entre los primeros, cabe destacar Meshroom, que es un software libre multiplataforma bastante versátil, intuitivo y que, además, da muy buenos resultados.
En el siguiente vídeo se puede ver su funcionamiento:
Se puede descargar de forma gratuita desde su web:
Además, tambien es interesante disponer de un programa de visualización de modelos 3D, con el que veremos los resultados. En Windows se puede usar el 3D Builder que se incluye con Windows 10. En GNU/Linux se puede usar Meshlab.
Ejemplo de aplicación
Por poner un ejemplo práctico del proceso, vamos a volver sobre el ejemplo del gasterópodo que queremos usar en la clase de biología. Nos han prestado uno y lo preparamos todo para fotografiarlo.
Cámara, trípode, peana giratoria y una tela roja para homogeneizar el fondo.
Hemos obtenido 36 fotografías, haciendo barridos 360º (vuelta completa a la peana) en 3 ángulos de cámara diferentes. El resultado tiene este aspecto:
Una de las fotos
Comparto las fotos, por si alguien quiere hacer pruebas:
Una vez hemos hecho las fotos, las arrastramos en el Meshroom:
Arrastrar y soltar
Ahora pulsamos el botón Start para que empiece el proceso. Como se puede ver, en la parte inferior hay un grafo en el que se detallan todos los pasos que hace el programa. Si os fijáis, los pasos son los mismos que he detallado más arriba.
Durante el proceso veremos como el programa va pasando por los diferentes cuadrados, cambiando de color: naranja significa en proceso, verde, paso completo. Si sale rojo es porque el paso ha fallado.
El proceso puede tardar minutos u horas. Dependerá del número y tamaño de las imágenes, de la potencia del ordenador y de la presencia o no de una tarjeta gráfica.
Si todo va bien, podremos ver la nube de puntos generada en el área de representación de la derecha.
La nube de puntos
Un detalle muy interesante de esa visualización es que también nos muestra la ubicación de la cámara que ha calculado para cada imagen. Si os fijáis, al final lo que se ha intentado con los diferentes barridos es emular una semiesfera.
Para ver el resultado del proceso, es decir, el objeto generado, hacemos clic derecho sobre el último nodo (Texturing) y seleccionamos Open folder. Esto abrirá la carpeta en la que está el archivo OBJ que ha generado Meshroom.
Esto abre el directorio donde está el archivo resultante
Si abrimos el archivo OBJ en el Meshlab, veremos como ha capturado a la perfección la forma del caparazón:
Faltaría eliminar la base negra con el mismo programa
Ahora, puedo llevar este archivo OBJ a la impresora 3D para replicarlo tantas veces como quiera:
El objeto «fotocopiado»
También puedo subir el archivo OBJ a algún repositorio de internet para compartirlo o visualizarlo de forma interactiva en diferentes medios, como este blog:
En caso de no tener un ordenador con tarjeta gráfica CUDA enabled, lee esta entrada para ver como poder obtener buenos resultados con fotogrametria.
Conclusiones
La fotogrametría es un proceso maduro para la generación de modelos en 3D a partir de objetos del mundo real, habitualmente vinculada a la generación de mapas en 3D. Sin embargo, como hemos visto, puede ser fácilmente utilizada en el aula para generar objetos de aprendizaje, ya sea gracias a la obtención de un modelo 3D interactivo o bien por la posibilidad de replicar objetos.
Sin embargo, el proceso, aunque aparentemente sencillo y accesible gracias a la existencia de software libre multiplataforma, requiere de una cierta mano para la fotografía, ya que la toma de imágenes es el paso clave para obtener buenos resultados. Lo que, en realidad, es una buena excusa para introducir en el aula algunas nociones sobre la fotografía digital, lo que tampoco está de más.
Una de las medidas más novedodas del plan MULAN para la docencia digital durante los primeros meses de la pandemia COVID-19, fue la adquisición de tablets con conexión a Internet para que los centros educativos pudiesen cederlas al alumnado que lo necesitase para seguir la docencia a distancia. Fue una medida muy útil y efectiva que garantizó el acceso a la educación para muchos y muchas. Aún lo sigue siendo, ya que tras el curso 2019-2020, las tablets fueron devueltas por el alumnado beneficiario y este curso se han vuelto a ceder a otro.
Aunque pedimos al alumnado que no vincule la tablet con su cuenta personal y que, en caso de hacerlo, la desvincule antes hacer el Factory reset y devolverla, este curso nos hemos encontrado con una tablet con FRP Lock.
Y la antigua persona beneficiaria:
No recordaba su contraseña de correo.
Había cambiado de teléfono recientemente y ya no tenía el número que constaba en la cuenta para la recuperación.
Afortunadamente, buscando un poco por Internet el modelo (Huawei MediaPad T5 AGS2-L09) se pueden encontrar algunos tutoriales para conseguir, usando algunos atajos durante la puesta en marcha, desvincular la cuenta y poder hacer un hard reset.
Os enlazo al que hemos seguido para desbloquear el FRP en la tablet:
Por alguna razón, el mensajito rojo no sale a la primera. En nuestro caso, estuvimos varios días probando de todas las formas posibles. Finalmente, nos salió el mensaje a la primera con las siguiente configuracion (variaciones respecto a lo que se muestra en el vídeo):
Conexión a router doméstico con seguridad WPA2 personal (con el smartphone haciendo de router no nos funcionó)
Idioma del asistente: Español
Dirección del proxy: una cadena aleatoria
Puerto del proxy: 8080
Espero que os sirva. ¡Y no olvidéis desvincular las cuentas de Google antes de reiniciar la tablet a los valores de fabrica!
En el software, una bomba lógica o de tiempo es un código que hace que un programa deje de funcionar después de determinada fecha. Parece que Adobe ha incorporado ese código en las últimas versiones de Flash para evitar que siga utilizándose después de alcanzar el final del ciclo de vida del programa o EOL.
Sin embargo, hay situaciones en las que sigue siendo necesario el uso de Flash, por ejemplo para el caso de aplicaciones de gestión web diseñadas con Flex, una tecnología basada en Flash que se popularizó bastante a mediados de los 2000, que no se hayan actualizado a tecnologias más actuales, com o HTML5.
Pantallazo del resultado de la bomba lógica
Por tanto, para poder seguir usando cualquier cosa relacionada con Flash tras la activación de dicha bomba lógica, es necesario instalar la versión de Flash 32.0.0.371, ya que todas las versiones posteriores ya están programadas para bloquearse.
Pero no es tan fácil, porque Adobe ha eliminado todas las descargas de versiones antiguas de sus servidores,. Así que hay que buscarse la vida por canales «no oficiales» para obtener el instalador de dicha versión.
Afortunadamente, archive.org, a través de su servicio de instantáneas de páginas web Wayback Machine, nos ofrece la posibilidad de recuperar los archivos que en algún momento estuvieron disponibles para descarga en la web de Adobe.
En el este enlace se puede obtener un listado con todas las instantáneas de las versiones de descarga para todos los sistemas operativos del instalador de Flash 32.0.0.371.
La ventaja de usar estos enlaces es que se trata de los archivos originales que en su día estuvieron disponibles para descarga oficial, de los que Wayback Machine ha hecho una copia, y no de archivos disponibles desde fuentes poco fiables y que puedan haber sido alterados.
Para descargharlos, simplemente elige la versión y te llevará a una página con el calendario de copias realizadas para ese archivo. En esa página, selecciona la última copia y ha clic sobre ella. El archivo se descargará.
La última copia del archivo seleccionado se hizo el 24 de mayo de 2020 a las 7:47
Tras descargar el archivo, hay que instalarlo para poder degradar la versión de Flash a una sin la bomba lógica. A continuación explico como hacerlo en Windows y Lliurex.
Pasos a seguir en Windows
En primer lugar hay que desinstalar la versión antigua de Flash. Podemos hacerlo desde agregar o quitar programas o usando el desinstalador de Adobe.
Desinstalador de Flash
Posteriormente, reiniciamos el equipo, para asegurarnos que todo queda correctamente eliminado.
Una vez reiniciado el equipo, instalamos el archivo descargado de Wayback Machine.
Instalador de la versión 32.0.0.347
Importante: Hay que marcar que no se ha de actualizar, para que no se actualice de nuevo a una versión con bomba lógica.
Opción importante
Pasos a seguir en GNU/Linux
En este caso, tan solo basta con sobreescribir el archivo liblashplayer.so que viene en el archivo comprimido que se descarga con el que tenemos en el sistema (normalmente, en la ruta en la que esté instalado Flash, que dependerá de la distribución).
Para el caso de Lliurex se puede hacer de la siguiente forma:
Abrimos el terminal.
Para abrir el terminal, seleccionamos la aplicación XTerm
Localizamos la ubicación del archivo libflashplayer.so en nuestro sistema con el siguiente comando:
$ locate libflashplayer.so
El comando devolverá la ruta en la que está instalado Flash. En mi caso es esta: /usr/lib/adobe-flashplugin/libflashplayer.so
Ahora vamos a la carpeta en la que se ha descargado el archivo flash_player_npapi_linux.x86_64.tar.gz (usualmente Baixades).
$ cd Baixades
Descomprimimos el archivo:
$ tar -zxvf flash_player_npapi_linux.x86_64.tar.gz
Ahora copiamos el archivo que se ha descomprimido a la carpeta en la que estaba instalado el Flash, para sobreescribirlo. (hay que poner la ruta que nos haya devuelto el comando locate). Este paso nos pedirá la contraseña de administrador:
Tras reiniciar el navegador, ya debería de estar instalada la versión de Flash que no se bloquea.
El navegador
Es posible que los navegadores convencionales vayan paulatinamente bloqueando el uso de Flash. Si se pretende seguir usando Flash tras el EOL, es recomendable instalar un navegador que garantice el soporte para este tipo de contenidos, como por ejemplo Pale Moon.
Una vez realizados los procedimientos explicados arriba, podemos comprobar la versión de Flash instalada en Pale Moon desde el menú Tools > Addons en la sección Plugins. Ha de salir lo siguiente:
Flash 32.0.0.371 instalado en Pale Moon
Conclusiones
Con esta situación, una vez se pone en relieve la importancia de servicios como Wayback Machine y la importancia de webs como archive.org en el mundo tan cambiante de Internet, donde webs o contenidos que hoy són fácilmente localizables, quizá mañana ya no lo sean. Gracias a su afán archivístico, los usuarios que necesitamos seguir usando Flash después de determinada fecha, podemos hacerlo pese a los intentos de Adobe de bloquearlo completamente.
No obstante, hay que recordar que la razón por la que Adobe hace este bloqueo es por motivos de seguridad: Flash no es un complemento seguro y por eso se está eliminando de la web. Es por eso, que todos las empresas deberían actualizar su software de gestión para dejar de ser dependiente de esta tecnología obsoleta y, digámoslo así, a partir de ahora, proscrita.
