3D-Laserscanner oder Strukturlichtscanner: Welchen Scanner soll ich wählen?

Im 3D-Druck sind 3D-Scanner sehr oft ein wesentlicher Schritt, um die Modellieren eines Objekts . Sie ermöglichen die Erfassung von Daten zur Form und je nach 3D-Scanner teilweise auch zum Aussehen (z. B. Farben). Somit verbessert das 3D-Scannen den Designprozess, beschleunigt und reduziert Fehler bei der Datenerfassung und spart Zeit und Geld. 3D-Scanning kann auf unterschiedlichen Technologien basieren, die jeweils ihre eigenen Vorteile und Einschränkungen haben. In diesem Artikel untersuchen wir die beiden wichtigsten Technologien, die für das 3D-Scannen beim 3D-Druck verwendet werden, nämlich Lasertriangulation und strukturiertes Licht. Was ist der Unterschied zwischen einem 3D-Laserscanner und einem Strukturlichtscanner? Welches sollten Sie für Ihre Projekte wählen?

3D-Laserscanner: Technologie, Vorteile und Einschränkungen

Laserscanner basieren auf trigonometrischer Triangulation, um eine 3D-Form in Form von Millionen von Punkten präzise zu erfassen. Genauer gesagt funktionieren sie, indem sie einen Laserpunkt oder eine Linie auf ein Objekt projizieren und dann dessen Reflexion mit speziellen Sensoren erfassen. Da die Sensoren in einem bekannten Abstand von der Laserquelle positioniert sind, können durch Berechnung des Reflexionswinkels des Laserlichts präzise Punktmessungen durchgeführt werden. Wenn die Scan-Hardware den Abstand zwischen Scanner und Objekt kennt, kann sie die Oberfläche des Objekts kartieren und einen 3D-Scan aufzeichnen.

Diese Methode wird Triangulation genannt, da der Laserpunkt (oder die Linie), der Sensor und der Laseremitter ein Dreieck bilden, wie in der Abbildung unten dargestellt. Auf dem Markt stehen zahlreiche Arten von Laserscannern zur Auswahl: tragbare, Desktop- oder professionelle/industrielle Geräte. Das Schlüsselelement besteht darin, dass sie auf kurze Distanz funktionieren.

Die Vorteile der Lasertriangulationstechnologie liegen in ihrer Auflösung und Genauigkeit. Wenn wir von Präzision sprechen, meinen wir einen Bereich im zweistelligen Mikrometerbereich. Auch einen 3D-Laserscanner können Sie zu einem sehr günstigen Preis erwerben, da dieser recht einfach aufgebaut sein kann.

Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Eigenschaften der zu scannenden Oberfläche den Scanvorgang selbst beeinflussen. Daher können sehr glänzende oder transparente Oberflächen für diese Technologie recht problematisch sein.

Der Matter & Form V2 (links) ist ein Desktop-3D-Laserscanner, der für 749 US-Dollar erhältlich ist. Der Go!SCAN SPARK (rechts) von Creaform ist ein professioneller tragbarer 3D-Laserscanner mit einem Einstiegspreis von rund 30.000 US-Dollar.

Strukturlichtscanner: Technologie, Vorteile und Einschränkungen

Heutzutage verwenden viele tragbare 3D-Scanner für den 3D-Druck die strukturierte Lichttechnologie. Diese Technologie verwendet ebenfalls die trigonometrische Triangulation, funktioniert jedoch durch die Projektion eines Lichtmusters auf das zu scannende Objekt und nicht einer Laserlinie (oder eines Laserpunkts). Das Muster wird mit einem LCD-Projektor oder einer anderen stabilen Lichtquelle auf das Objekt projiziert. Ein oder mehrere Sensoren (oder Kameras), die leicht vom Projektor versetzt sind, beobachten die Form des Lichtmusters und berechnen die Entfernung jedes Punkts im Sichtfeld. Das beim Scanvorgang verwendete strukturierte Licht kann weiß oder blau sein und das Lichtmuster besteht normalerweise aus einer Reihe von Streifen, kann aber auch aus einer Matrix aus Punkten oder anderen Formen bestehen. Dieser Gerätetyp arbeitet ebenso wie der Laserscanner auf kurze Distanz und kann in der Hand gehalten oder auf einem Stativ montiert verwendet werden.

Der Vorteil der Strukturlichttechnologie liegt in der Geschwindigkeit der Scans. Ein Scan kann in etwa 2 Sekunden durchgeführt werden und der Scanbereich ist auch ziemlich groß. Strukturlichtscanner sind wie Laserscanner äußerst präzise und bieten eine hohe Auflösung.

Einer der Nachteile dieses Scannertyps besteht darin, dass er empfindlich auf die Lichtverhältnisse einer bestimmten Umgebung reagiert. Bei Laserscannern spielt dieser Faktor eine geringere Rolle. Beispielsweise wäre die Arbeit im Freien äußerst schwierig.

HPs Structured Light Pro S3 (links) ist ein auf einem Stativ montiertes Gerät, das für etwa 4.390 US-Dollar (3.930 Euro) verkauft wird. Der EinScan Pro 2X von Shining3D (oben) ist ein professionelles, handgehaltenes Strukturlichtgerät, das etwa 6.899 US-Dollar kostet, und der Scanner 2.0 von XYZprinting (unten) ist ein anfängerfreundliches tragbares Gerät für 256 US-Dollar.

Andere Technologien

Bei den beiden oben beschriebenen Technologien handelt es sich um 3D-Scans im Nahbereich. Wenn Sie ein Objekt aus großer Entfernung scannen müssen, müssen Sie sich für andere Lösungen entscheiden. Wir werden zwei weitere Technologien erwähnen, die für 3D-Scanning im mittleren und großen Bereich geeignet sind.

3D-Scanning mit strukturierter Lichttechnologie

Der Time-of-Flight-3D-Scanner (ToF, Time of Flight) verwenden gepulste Lasertechnologie. Sie verwenden, genau wie Laserscanner, Laser, um ein 3D-Objekt präzise zu scannen, die Technologie funktioniert jedoch völlig anders. Da das System die Geschwindigkeit des Laserlichts genau kennt, misst es die Zeit, die der Laser benötigt, um ein Objekt zu erreichen und zu seinem Sensor zurückreflektiert zu werden.

Ein anderer Typ von Time-of-Flight-3D-Scanner verwendet Phasendifferenzsysteme. Diese Technik funktioniert wie die gepulste Lasertechnologie, moduliert jedoch zusätzlich die Leistung des Laserstrahls. Der Scanner vergleicht die vom Laser gesendete Phase mit der zum Sensor zurückgesendeten Phase. Dadurch ist er genauer als ein 3D-Scanner mit gepulstem Laser, jedoch nicht so flexibel beim Scannen über große Entfernungen. Time-of-Flight-3D-Scanner sind sicherlich nicht so genau wie Laser- oder Strukturlichtscanner, aber wenn Sie ein großes Objekt, beispielsweise ein Gebäude, scannen möchten, ist dies die Technologie, die Sie höchstwahrscheinlich verwenden werden.

3D-Scan mit Lasertriangulationstechnologie

Quelle: 3dnatives.com