Czym są i jak działają skanery 3D?

O druku 3D i specjalnych drukarkach przestrzennych słyszał już praktycznie każdy. Jednak na drukarkach świat technologii druku 3D wcale się nie kończy. Istnieją jeszcze skanery 3D. Czym są i na czym polega ich działanie?

Urządzenia zwane skanerami 3D służą do przenoszenia trójwymiarowego rzeczywistego obiektu do postaci cyfrowej. Jest niezbędny do tego, byśmy mogli zobaczyć wybrany przedmiot w formie modelu 3D na ekranie komputera. Skaner zbiera z powierzchni przedmiotu dane geometryczne, które pozwalają stworzyć jego postać cyfrową.

Dwie grupy skanerów 3D

Skanery 3D dzieli się na podstawie sposobu działania na dwie podstawowe grupy – skanery działające w sposób bezdotykowy oraz dotykowy.

  • Sposób bezdotykowy – polega na skanowaniu obiektów bez konieczności ich dotykania, na odległość, dzięki czemu nie narusza ich struktury. Jest szczególnie przydatny w przypadku obiektów o powierzchniach dużych, niedostępnych, a także delikatnych.

Jedna z metod skanowania bezdotykowego opiera się na świetle strukturalnym lub laserowym. Skaner ma wbudowaną matrycę, która rejestruje współrzędne skanowanego przedmiotu, bez naruszania jego powierzchni. Jest to bardzo dokładny sposób na zebranie kompletnej informacji o jego wyglądzie i geometrii.

Urządzeniem wykorzystującym metodę skanowania bezdotykowego jest także skaner zbudowany z wielu aparatów DSLR (lustrzanek). Skanowanie odbywa się na zasadzie fotogrametrii. Polega to na odtwarzaniu kształtów, wielkości oraz wzajemnego położenia elementów na podstawie zdjęć. Skaner ten jest szybki i ma możliwość zamrożenia ruchu.

Kolejna metoda skanowania bezdotykowego wykorzystuje dalmierze laserowe. Dzięki dokładnej znajomości prędkości światła można łatwo obliczyć czas odbicia światła laserowego od obiektu, co pozwala wyznaczyć odległości punktów modelu, których położenie w przestrzeni obliczy skaner. Technologia ta posiada bardzo dokładne czujniki.

Do skanowania bezdotykowego zalicza się także skanowanie CT z użyciem tomografu komputerowego, wykorzystywane szczególnie w medycynie.

 

 

 

  • Sposób dotykowy – wymaga bezpośredniego kontaktu głowicy pomiarowej ze skanowanym obiektem. Jest to więc metoda inwazyjna, przy której możliwe jest uszkodzenie powierzchni skanowanego przedmiotu. Za pomocą specjalnej sondy umieszczonej na ramieniu pomiarowym lub maszynie współrzędnościowej skaner dokładnie analizuje kształt przedmiotu. Jest to metoda bardzo dokładna, ale też czasochłonna. Stosuje się ją przede wszystkim przy projektach, które wymagają wyjątkowo precyzyjnych wymiarów. Są to głównie projekty inżynierskie oraz pierwsze kontrole gotowych produktów.

 

Przeniesienie skanowanych punktów do programów CAD

Gdy skaner zbierze wszystkie informacje z powierzchni obiektu, tworzy plik z chmurą punktów. Zawiera on informacje o lokalizacji wszystkich punktów w trójwymiarowej przestrzeni zapisanej w postaci współrzędnych X, Y i Z. Na podstawie tych punktów odpowiednie systemy CAD odczytują informacje o nich i tworzą na ich podstawie gotowy model przestrzenny. Model ten można zapisać w różnych formatach pliku, jak na przykład STL i IGES.

 

Zastosowanie skanerów 3D

Modele uzyskane dzięki wykorzystaniu skanerów 3D mogą znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach. Po dokonaniu obróbki gotowe modele mogą służyć za podstawę prac inżynierskich i konstruktorskich. Mogą być także wykorzystane do analiz komputerowych, w przypadku których konieczne jest dokładne odwzorowanie każdego szczegółu. Gdy wszystkie informacje o kształcie modelu fizycznego zostaną zebrane, będzie można porównać jego szczegóły i wymiary z projektem komputerowym oraz sprawdzić, czy został on poprawnie wykonany.

Skanery 3D wykorzystywane są także w inżynierii odwrotnej, która zajmuje się między innymi rekonstrukcjami istniejących już obiektów i wdrażaniem nowych. Pozwala to na odtworzenie zagubionej dokumentacji projektowej lub stworzenie nieistniejącej, a także zaktualizowanie dokumentacji powykonawczej. Modele komputerowe powstałe poprzez zeskanowanie obiektów umożliwiają także stworzenie wirtualnych symulacji, które można wykorzystać na przykład w geodezji.

Skanowanie 3D stosuje się także w pracach architektonicznych w celu inwentaryzacji zabytków, dokładnego odwzorowywania brył całych budynków, ich wnętrz oraz poszczególnych detali.

Ciekawostką może być dla niektórych także wykorzystanie technologii skanowania 3D w przemyśle filmowym. Na przykład w wielu scenach filmu „Życie Pi” użyto tej właśnie techniki w celu przeniesienia oraz animowania postaci żywych w świecie bajkowym.

Co ciekawe, skanowanie 3D spotkało się również z zainteresowaniem klientów indywidualnych. Zwykle chcą oni mieć miniaturowe figurki swoich bliskich oraz domowych zwierzaków.

Sposób działania skanera 3D został przedstawiony między innymi na http://domlab.pl/abc-druku-3d/tworzenie-modeli-3d/czym-sa-skanery-3d

skaner 3D

 

Andrzej

Administrator serwisu.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.