Czym jest skanowanie 3D?
Skanowanie 3D to proces zbierania danych z powierzchni obiektu fizycznego, które dokładnie opisują jego kształt w przestrzeni trójwymiarowej.
Po zebraniu dane te dają technikom, mechanikom, inżynierom i/lub hobbystom możliwość cyfrowego zbadania obiektu, zapewniając dokładniejszy i szybszy rezultat. Dzięki cyfrowemu odwzorowaniu obiektu dane ze skanowania mogą być wykorzystane do replikacji komponentu (inżynieria odwrotna) lub do jego analizy wymiarowej (inspekcja).
Jak działa skaner 3D?
Istnieje wiele rodzajów skanerów 3D, ale ich podstawowa zasada działania jest niemal taka sama. Lasery, światło lub czujniki w skanerze wykrywają powierzchnię skanowanego obiektu i przypisują chmury punktów, które – kopiując trójwymiarową teksturę komponentu – pozwalają na jego niezwykle dokładne cyfrowe odtworzenie.
Czym jest technologia skanowania 3D?
Niektóre maszyny są zbudowane do skanowania niewiarygodnie dużych obiektów, podczas gdy inne są bardziej kompaktowe i sprawdzają się w przypadku mniejszych przedmiotów. Ponadto, w zależności od rodzaju zastosowanego lasera, światła lub czujnika, poziom szczegółowości i wydajność skanowania mogą się różnić.
Technologia skanowania 3D
Technologia skanowania 3D światłem strukturalnym
Kamery rejestrujące pod kątem względem projektora analizują wzory świetlne podczas rejestrowania skanowanego obiektu. Dokładne współrzędne X-Y-Z są obliczane na podstawie danych i wykorzystywane do tworzenia cyfrowych modeli, które niezwykle wiernie odwzorowują skanowany obiekt.
W czujniku światła strukturalnego projektor emituje wzór światła „prążkowego” heterodynowego, który wizualnie przypomina paski zebry. Paski te zmieniają rozmiar i kierunek podczas bardzo krótkiego czasu zbierania danych. Kamery rejestrujące przypisują wartości współrzędnych X-Y-Z wzdłuż krawędzi wykrytych pasków.
Dane ze skanowania zebrane za pomocą systemu światła strukturalnego są wysoce zorganizowane, a także gładkie i ciągłe, zawierając przy tym bardzo mało szumu (teksturowania).
Skanowanie 3D światłem strukturalnym jest powszechną metodą skanowania bezdotykowego. Ponieważ skanowanie światłem strukturalnym eliminuje potrzebę fizycznego kontaktu z obiektem, sprawia, że przepływy pracy są bardziej wydajne i zapewnia dokładniejsze oraz szybsze wyniki w porównaniu ze skanerami kontaktowymi, takimi jak współrzędnościowe maszyny pomiarowe (CMM).
Jednak nie cała technologia światła strukturalnego jest sobie równa.
Barwa światła użytego w narzędziu do skanowania 3D światłem strukturalnym wpływa na jakość zebranych danych skanowania.
Skanery światła białego i niebieskiego są dwoma najczęstszymi rodzajami wśród skanerów 3D światłem strukturalnym. Podczas gdy skanery 3D światła białego oferują przewagę nad CMM, skanery światła niebieskiego gwarantują wyniki skanowania najwyższej jakości.
Przyczyna tego stanu rzeczy? Światło niebieskie ma węższą długość fali, co czyni je bardziej odpornym na światło otoczenia, co skutkuje bardzo dokładnymi i płynnymi danymi ze skanowania.
Technologia skanowania 3D fotogrametria
Zamiast światła strukturalnego lub laserów, które są używane w wielu innych technikach skanowania 3D, fotogrametria wykorzystuje zdjęcia dwuwymiarowe, które są grupowane w celu opracowania trójwymiarowego zbioru danych. Fotogrametria jest z natury techniką bardzo dokładnego pomiaru i jest najczęściej używana w połączeniu z optycznym systemem skanowania 3D.
Zamiast skanowania powierzchni obiektu poprzez przesuwanie urządzenia, aparat wykonuje zdjęcia pod wieloma kątami, a następnie wymaga odpowiedniego oprogramowania, aby poprawnie rozpoznać wspólne cechy na kolejnych obrazach w celu zestawienia wielu zdjęć.
Fotogrametrię można wykonać za pomocą ręcznego, przenośnego aparatu cyfrowego wysokiej klasy lub za pomocą zintegrowanej kamery zamontowanej na końcu robota w zautomatyzowanej komorze skanującej.
Proces fotogrametrii tworzy bardzo dokładną strukturę pozycji docelowych, które można następnie wykorzystać do połączenia wielu fragmentów danych zebranych poprzez skanowanie światłem strukturalnym.
Technologia skanowania 3D poprzez triangulację laserową
Większość czujników triangulacji laserowej wykorzystuje pojedyncze źródło lasera, które rzuca linię lasera na skanowany komponent, a kształt linii jest obserwowany przez kamery rejestrujące pod kątem.
Kąt pomiędzy źródłem lasera a kamerami rejestrującymi jest określany w procesie kalibracji. Ponieważ kąt pomiędzy źródłem lasera a kamerami rejestrującymi jest znany, możliwe jest obliczenie procesu triangulacji.
Każdy piksel wzdłuż długości linii lasera jest triangulowany i oceniany w miarę kształtowania się linii na powierzchni części.
Pomimo że triangulacja laserowa jest w stanie tworzyć dokładne skany, technika ta z trudem radzi sobie z powierzchniami przezroczystymi i błyszczącymi.
Technologia skanowania 3D oparta na impulsach laserowych
Miliony impulsów są wysyłane przez laser na powierzchnię obiektu, a następnie wracają jako odbicia w kierunku czujnika.
Lustro obraca osprzęt lasera i czujnika, umożliwiając oprogramowaniu zbieranie danych w zakresie 360 stopni.
https://www.instagram.com/3digital.tech/
