Qu’est-ce que le scan 3D ?
Le scan 3D est le processus de collecte de données depuis la surface d'un objet physique, décrivant avec précision sa forme dans l'espace tridimensionnel.
Une fois collectées, les données permettent aux techniciens, mécaniciens, ingénieurs et/ou amateurs d'examiner un objet numériquement, en obtenant un résultat plus précis et plus rapide. En reproduisant l'objet numériquement, les données de scan peuvent être utilisées pour répliquer le composant (rétro-ingénierie) ou pour son analyse dimensionnelle (inspection).
Comment fonctionne un scanner 3D ?
Il existe différents types de scanners 3D, mais le fonctionnement de base est presque le même. Des lasers, de la lumière ou des capteurs situés dans le scanner détectent la surface de l'objet à scanner et attribuent des nuages de points qui, en recopiant la texture tridimensionnelle du composant, permettent de le recréer numériquement de manière extrêmement précise.
Qu'est-ce que la technologie de scan 3D ?
Certaines machines sont construites pour scanner des objets incroyablement grands, tandis que d'autres sont plus compactes et fonctionnent bien sur des objets plus petits. De plus, selon le type de laser, de lumière ou de capteur utilisé, le niveau de détail et l'efficacité du scan peuvent différer.
Technologie de scan 3D
Technologie de scan 3D à lumière structurée
Les caméras de détection placées en angle par rapport à un projecteur analysent les motifs de lumière tout en enregistrant l'objet à scanner. Les coordonnées X-Y-Z exactes sont calculées à partir des données et utilisées pour la création de modèles numériques extrêmement fidèles à l'objet scanné.
Dans un capteur à lumière structurée, le projecteur émet un motif lumineux à « frange » hétérodyne, qui rappelle visuellement les rayures zébrées. Ces rayures changent de taille et de direction pendant le très court laps de temps de collecte des données. Les caméras de détection attribuent les valeurs de coordonnées X-Y-Z le long des bords des rayures identifiées.
Les données de scan collectées avec un système de scan à lumière structurée sont hautement organisées, en plus d'être lisses et continues, et contiennent très peu de bruit (texturation).
Le scan 3D à lumière structurée est une méthode courante de scan sans contact. Étant donné que le scan à lumière structurée élimine le besoin d'un contact physique avec l'objet, il rend les flux de travail plus efficaces et garantit des résultats plus précis et plus rapides que les scanners basés sur le contact, comme les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT).
Cependant, toute la technologie de lumière structurée n'est pas créée de la même manière.
La couleur de la lumière utilisée dans un outil de scan 3D à lumière structurée influence la qualité des données de scan collectées.
Les scanners à lumière blanche et bleue sont deux des scanners les plus courants parmi les scanners 3D à lumière structurée. Alors que les scanners 3D à lumière blanche offrent des avantages par rapport aux MMT, les scanners à lumière bleue garantissent des résultats de scan de très haute qualité.
La raison de tout cela ? La lumière bleue a une longueur d'onde plus étroite, ce qui la rend plus résistante à la lumière ambiante, aboutissant à des données de scan très précises et fluides.
Technologie de scan 3D par photogrammétrie
Au lieu de la lumière structurée ou des lasers, utilisés dans beaucoup d'autres techniques de scan 3D, la photogrammétrie utilise des photographies bidimensionnelles regroupées afin de développer un jeu de données tridimensionnel. La photogrammétrie est intrinsèquement une technique de mesure très précise et est le plus souvent utilisée en combinaison avec un système de scan optique 3D.
Plutôt qu'un scan itinérant de la surface de l'objet, une caméra prend des photos sous de nombreux angles et nécessite donc le bon logiciel pour reconnaître correctement les caractéristiques communes d'une image à l'autre, afin de regrouper les images multiples.
La photogrammétrie peut être effectuée à l'aide d'un appareil photo numérique manuel, haut de gamme et portable, ou à l'aide d'une caméra intégrée montée à l'extrémité d'un robot dans une cellule de scan automatisée.
Le processus de photogrammétrie produit un cadre très précis de positions cibles, qui peuvent ensuite être utilisées pour relier les multiples patchs de données collectées par scan à lumière structurée.
Technologie de scan 3D par triangulation laser
La plupart des capteurs à triangulation laser impliquent une source laser unique, qui projette une ligne laser sur le composant à scanner, et la forme de la ligne est observée par des caméras de détection angulaire.
L'angle entre la source laser et les caméras de détection est déterminé par un processus d'étalonnage. Comme l'angle entre la source laser et les caméras de détection est connu, il est possible de calculer le processus de triangulation.
Chaque pixel le long de la longueur de la ligne laser est triangulé et évalué au fur et à mesure que la ligne est façonnée sur la surface de la pièce.
Bien que la triangulation laser soit capable de produire des scans précis, cette technique peine avec les surfaces transparentes et brillantes.
Technologie de numérisation 3D basée sur des impulsions laser
Des millions d'impulsions sont envoyées par le laser vers la surface de l'objet, qui sont ensuite renvoyées sous forme de réflexions en direction du capteur.
Un miroir fait pivoter le matériel laser et le capteur, permettant au logiciel de collecter des données à 360 degrés.
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