19 września 2020

EasyWeb.pl

Informacje Łatwo Dostępne

Zasada działania skanera 3D

Działanie skanera 3D

Skaner wykorzystywany w wielu domach prywatnych i przedsiębiorstwach ma za zadanie przenieść realny obraz z postaci analogowej, np. rysunku, dokumentu czy fotografii do postaci cyfrowej. Nie inaczej jest w przypadku skanerów 3D, które jednak pozwalają na przeniesienie obiektów do świata wirtualnego. Sprawdźmy, jak właściwie działają skanery 3D?

Czym są skanery 3D?

Urządzenia pozwalające na skanowanie w trójwymiarze to skanery 3D. Za ich pośrednictwem możliwe jest uzyskanie trójwymiarowych modeli przedmiotów, zamiast samych punktów. Scanning 3D prowadzi do powstania skanu składającego się z milionów punktów, tworzących model trójwymiarowy już w komputerze.

Rodzaje skanerów 3D

Obecnie dostępne są dwie główne kategorie skanerów 3D. To skanery stykowe i bezstykowe. Ich zasada działania jest zgoła inna. Skanery stykowe, nazywane również dotykowymi, wykorzystują do scanningu specjalną sondę stykową. Umieszczana jest ona w sprzęcie współrzędnościowym lub na ramieniu pomiarowym skanera. Odpowiada ona za szczegółową analizę kształtu skanowanego obiektu, ale wymaga dotknięcia go we wcześniej zaprogramowanym punkcie.

Z właściwym scanningiem 3D mamy do czynienia w przypadku skanerów wykorzystujących w działaniu metodę bezdotykową, inaczej bezstykową. To skanowanie 3D na odległość, które można przeprowadzić bezinwazyjnie, w pewnej odległości od skanowanego przedmiotu. Nie dochodzi tu do żadnego kontaktu głowicy pomiarowej z obiektem. Taką metodę skanowania stosuje się głównie w sytuacjach, gdzie skanowany jest obiekt o swobodnej, niejednorodnej powierzchni lub posiadający wrażliwą, podatną na zniszczenie powierzchnię.

W metodzie bezstykowej wykorzystywane są 3 różne technologie, w jakich działają skanery trójwymiarowe:
· rejestrujące współrzędne obiektu z użyciem światła strukturalnego lub laserowego,
· skanujące za pośrednictwem dalmierzy laserowych,
· wykorzystujące tomograf komputerowy CT, stosowane głównie w medycynie,
· skanujące za pomocą lustrzanek, tj. aparatów DSLR, które skanują na zasadzie fotogrametrii, tj. kształty i wymiary przedmiotu są odtwarzane na podstawie zdjęć.

Z czego zbudowany jest skaner 3D?

Sam skaner 3D to za mało, aby skutecznie wykonać scanning 3D. Potrzebujemy jeszcze komputera i odpowiedniego zestawu do skanowania. W skład całkowitego pakietu wchodzi kamera internetowa, statyw do niej, laser liniowy, ekran kalibracji dla różnych wielkości przedmiotów, oprogramowanie, podstawa do montażu elementów, kątowniki montażowe do utwierdzenia oraz instrukcja użytkowania.

Jak to działa? Skaner 3D

W jaki sposób kształty obiektu, z wszelkimi detalami, są identyfikowane i przekształcane na postać cyfrową? Skanowanie 3D polega w istocie na zebraniu z powierzchni danego przedmiotu danych niezbędnych do jego odtworzenia w świecie wirtualnym. Skaner musi więc stworzyć plik z chmurą punktów i określeniem ich lokalizacji w trójwymiarowej przestrzeni. Zapisuje wszystkie punkty w układzie współrzędnych X, Y i Z. Następnie osoba obsługująca skaner wczytuje dane do dowolnego systemu CAD i przekształca w gotowy model. Jest on jednocześnie gotowy do zapisu w formatach przestrzennych.

Scanning 3D opiera się na współrzędnościowej technice pomiarowej. Mierzy odległości z punktów o określonych współrzędnych przestrzennych do badanych punktów. Wyznacza też ich położenie w przyjętym globalnym układzie współrzędnych. Jeśli mamy do czynienia ze skanerem bezdotykowym, to projekcja światła laserowego na skanowany obiekt umożliwia wbudowanej matrycy rejestrować wszystkie jego współrzędne, dla odtworzenia faktury i geometrii obiektu w postaci wirtualnej. W czasie zaledwie jednego pomiaru laser zbiera do kilku milionów punktów pomiarowych, co pozwala na uzyskanie dokładnych modeli 3D.