Scanner laser 3D ou scanner à lumière structurée : lequel choisir ?

Dans l’impression 3D, les scanners 3D sont très souvent une étape essentielle pour faciliter la modélisation d’un objet. Ils permettent de collecter des données sur la forme et parfois, selon le scanner 3D, sur l’aspect (par exemple les couleurs). Ainsi, la numérisation 3D améliore le processus de conception, accélère et réduit les erreurs lors de la collecte de données, tout en permettant d’économiser du temps et de l’argent. La numérisation 3D peut reposer sur différentes technologies, chacune ayant ses propres avantages et limites. Dans cet article, nous explorons les deux principales technologies utilisées pour la numérisation 3D destinée à l’impression 3D, à savoir la triangulation laser et la lumière structurée. Quelle est la différence entre un scanner laser 3D et un scanner à lumière structurée ? Lequel choisir pour ses projets ?

Scanner laser 3D : technologie, avantages et limites

Les scanners laser reposent sur la triangulation trigonométrique pour acquérir avec précision une forme 3D sous la forme de millions de points. Plus précisément, ils fonctionnent en projetant un point ou une ligne laser sur un objet, puis en acquérant son reflet avec des capteurs appropriés. Étant donné que les capteurs sont positionnés à une distance connue de la source laser, il est possible d’effectuer des mesures précises des points en calculant l’angle de réflexion de la lumière laser. En connaissant la distance entre le scanner et l’objet, le matériel de numérisation peut cartographier la surface de l’objet et enregistrer une numérisation 3D.

Cette méthode est appelée triangulation car le point (ou la ligne) laser, le capteur et l’émetteur laser forment un triangle, comme illustré dans l’image ci-dessous. Il existe de nombreux types de scanners laser sur le marché parmi lesquels choisir : des appareils portables, de bureau ou professionnels/industriels. L’élément clé est qu’ils fonctionnent à courte portée.

Les avantages de la technologie de triangulation laser sont sa résolution et sa précision. Par précision, nous entendons de l’ordre de quelques dizaines de micromètres. Il est également possible d’acheter un scanner laser 3D à un prix très raisonnable, étant donné que sa conception peut être assez simple.

Cependant, il faut garder à l’esprit que les propriétés de la surface à numériser influent sur le processus de numérisation lui-même. Ainsi, les surfaces très brillantes ou transparentes peuvent s’avérer assez problématiques pour cette technologie.

Le Matter & Form V2 (à gauche) est un scanner laser 3D de bureau, en vente à 749 $. Le Go!SCAN SPARK (à droite) de Creaform est un scanner laser 3D portable professionnel avec un prix de départ tournant autour de 30 000 $.

Scanner à lumière structurée : technologie, avantages et limites

Aujourd’hui, de nombreux scanners 3D portables pour l’impression 3D emploient la technologie à lumière structurée. Cette technologie utilise elle aussi la triangulation trigonométrique, mais fonctionne en projetant un motif lumineux sur l’objet à numériser et non une ligne (ou un point) laser. Le motif est projeté sur l’objet à l’aide d’un projecteur LCD ou d’une autre source de lumière stable. Un ou plusieurs capteurs (ou caméras), légèrement décalés par rapport au projecteur, observent la forme du motif lumineux et calculent la distance de chaque point dans le champ de vision. La lumière structurée utilisée dans le processus de numérisation peut être blanche ou bleue et le motif lumineux est généralement composé d’une série de bandes, mais il peut aussi être composé d’une matrice de points ou d’autres formes. Ce type d’appareil, tout comme le scanner laser, fonctionne à courte portée et peut être utilisé à la main ou monté sur un trépied.

L’avantage de la technologie à lumière structurée est la rapidité des numérisations. Une numérisation peut être acquise en environ 2 secondes et la zone de numérisation est également assez large. Tout comme les scanners laser, ceux à lumière structurée sont extrêmement précis et offrent une haute résolution.

L’un des inconvénients de ce type de scanner est qu’il est sensible aux conditions d’éclairage d’un environnement donné. Ce facteur a moins d’impact sur les scanners laser. Par exemple, travailler en extérieur serait extrêmement difficile.

Le Structured Light Pro S3 (à gauche) de HP est un appareil monté sur trépied, en vente à environ 4 390 $ (3 930 €). L’EinScan Pro 2X (en haut) de Shining3D est un appareil professionnel portable à lumière structurée qui coûte environ 6 899 $ et le Scanner 2.0 (en bas) de XYZprinting est un appareil portable pour débutants à 256 $ (226 €).

Autres technologies

Les deux technologies décrites ci-dessus sont destinées à la numérisation 3D à courte portée. Si vous devez effectuer la numérisation d’un objet à longue distance, vous devrez opter pour d’autres solutions. Nous mentionnerons deux autres technologies indiquées pour la numérisation 3D à moyenne et longue distance.

Numérisation 3D avec technologie à lumière structurée

Les scanners 3D à temps de vol (T.o.F., Time of Flight) utilisent la technologie laser à impulsions. Tout comme les scanners laser, ils utilisent le laser pour effectuer une numérisation précise d’un objet 3D, mais la technologie fonctionne de manière totalement différente. Connaissant parfaitement la vitesse de la lumière laser, le système mesure le temps mis par le laser lui-même pour atteindre un objet et être réfléchi vers son capteur.

Un autre type de scanner 3D à temps de vol utilise des systèmes à différence de phase. Cette technique fonctionne comme la technologie laser à impulsions, mais elle module également la puissance du rayon laser. Le scanner compare la phase envoyée par le laser et celle qui revient au capteur. Cela lui permet d’être plus précis qu’un scanner 3D laser à impulsions, mais pas aussi flexible pour la numérisation à longue distance. Indéniablement, les scanners 3D à temps de vol ne sont pas aussi précis que les scanners laser ou à lumière structurée, mais si vous souhaitez effectuer la numérisation d’un objet de grande taille, comme par exemple un bâtiment, la technologie que vous utiliserez avec le plus de probabilité est justement celle-ci.

Numérisation 3D effectuée en utilisant la technologie à triangulation laser

Source : 3dnatives.com