Was ist 3D-Scannen?
Beim 3D-Scannen werden Daten von der Oberfläche eines physischen Objekts gesammelt, die die Form im dreidimensionalen Raum genau beschreiben.
Nach der Erfassung ermöglichen die Daten Technikern, Mechanikern, Ingenieuren und/oder Hobbyisten die Möglichkeit, ein Objekt digital zu untersuchen, was zu einem genaueren und schnelleren Ergebnis führt. Durch die digitale Nachbildung des Objekts können die Scandaten zur Nachbildung des Bauteils (Reverse Engineering) oder zur maßlichen Analyse desselben (Inspektion) verwendet werden.
Wie funktioniert ein 3D-Scanner?
Es gibt verschiedene Arten von 3D-Scannern, aber die grundlegende Bedienung ist fast gleich. Laser, Licht oder Sensoren im Scanner erfassen die Oberfläche des zu scannenden Objekts und ordnen Punktwolken zu, die durch das Kopieren der dreidimensionalen Textur des Bauteils eine äußerst genaue digitale Nachbildung ermöglichen.
Was ist 3D-Scanning-Technologie?
Einige Maschinen sind so konstruiert, dass sie unglaublich große Objekte scannen können, während andere kompakter sind und bei kleineren Objekten gut funktionieren. Je nach Art des verwendeten Lasers, Lichts oder Sensors können sich Detailgenauigkeit und Effizienz des Scans unterscheiden.
3D-Scanning-Technologie
3D-Scanning-Technologie mit strukturiertem Licht
Die abgewinkelten Erkennungskameras eines Suchscheinwerfers analysieren Lichtmuster, während sie das zu scannende Objekt aufnehmen. Aus den Daten werden exakte XYZ-Koordinaten berechnet und zur Erstellung digitaler Modelle verwendet, die dem gescannten Objekt äußerst originalgetreu entsprechen.
In einem strukturierten Lichtsensor emittiert der Projektor ein heterodynes „Streifen“-Lichtmuster, das optisch an Zebrastreifen erinnert. Diese Streifen werden sich während der sehr kurzen Zeitspanne der Datenerfassung in Größe und Richtung ändern. Erkennungskameras weisen entlang der Kanten der erkannten Streifen XYZ-Koordinatenwerte zu.
Scandaten, die mit einem Scansystem mit strukturiertem Licht gesammelt werden, sind hochgradig organisiert, sowie glatt und kontinuierlich und enthalten sehr wenig Texturierung.
Das 3D-Scannen mit strukturiertem Licht ist ein gängiges berührungsloses Scanverfahren. Da das Scannen mit strukturiertem Licht den physischen Kontakt mit dem Objekt überflüssig macht, gestaltet es die Arbeitsabläufe effizienter und liefert genauere und schnellere Ergebnisse als kontaktbasierte Scanner, wie z. B. Koordinatenmessgeräte (KMG). ).
Allerdings ist nicht jede strukturierte Lichttechnologie gleich.
Die Farbe des Lichts, das in einem 3D-Scanning-Tool mit strukturiertem Licht verwendet wird, beeinträchtigt die Qualität der erfassten Scandaten.
Weiß- und Blaulichtscanner sind zwei der häufigsten Scanner unter den Streifenlicht-3D-Scannern. Während Weißlicht-3D-Scanner Vorteile gegenüber KMGs bieten, sorgen Blaulicht-Scanner für sehr hochwertige Scanergebnisse.
Der Grund für all das? Blaues Licht hat eine schmalere Wellenlänge, wodurch es widerstandsfähiger gegen Umgebungslicht ist, was zu sehr genauen und glatten Scandaten führt.
Photogrammetrie 3D-Scantechnologie
Anstelle von strukturiertem Licht oder Lasern, die in vielen anderen 3D-Scantechniken verwendet werden, verwendet die Photogrammetrie zweidimensionale Fotografien, die zu Gruppen zusammengefasst werden, um einen dreidimensionalen Datensatz zu entwickeln. Photogrammetrie ist von Natur aus eine sehr genaue Messtechnik und wird am häufigsten in Verbindung mit einem optischen 3D-Scansystem verwendet.
Anstelle eines wandernden Scans der Objektoberfläche nimmt eine Kamera stattdessen Fotos aus zahlreichen Winkeln auf und benötigt daher die richtige Software, um gemeinsame Bild-zu-Bild-Merkmale korrekt zu erkennen und die mehreren Bilder zu gruppieren.
Die Photogrammetrie kann mit einer handgehaltenen, tragbaren High-End-Digitalkamera oder mit einer integrierten Kamera durchgeführt werden, die am Ende eines Roboters in einer automatisierten Scanzelle montiert ist.
Der Photogrammetrieprozess erzeugt ein sehr genaues Gerüst von Zielorten, das dann verwendet werden kann, um die mehreren Datenfelder zu verbinden, die durch Scannen mit strukturiertem Licht gesammelt wurden.
3D-Scanning-Technologie mit Lasertriangulation
Die meisten Lasertriangulationssensoren verwenden eine einzelne Laserquelle, die eine Laserlinie auf die zu scannende Komponente projiziert, und die Form der Linie wird von Winkelerfassungskameras beobachtet.
Der Winkel zwischen der Laserquelle und den Tracking-Kameras wird durch einen Kalibrierungsprozess bestimmt. Da der Winkel zwischen der Laserquelle und den Tracking-Kameras bekannt ist, kann der Triangulationsprozess berechnet werden.
Jedes Pixel entlang der Länge der Laserlinie wird trianguliert und ausgewertet, während die Linie auf der Teileoberfläche geformt wird.
Während die Lasertriangulation genaue Scans erzeugen kann, hat diese Technik mit klaren, glänzenden Oberflächen zu kämpfen.
3D-Scanning-Technologie basierend auf Laserpulsen
Millionen von Impulsen werden vom Laser an die Oberfläche des Objekts gesendet, die dann als Reflexionen in Richtung des Sensors zurückgeschickt werden.
Ein Spiegel dreht die Laser- und Sensorhardware, sodass die Software Daten in 360 Grad erfassen kann.
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