SKANERY 3D
DZIAŁANIE SKANERÓW 3D
Skaner 3D przenosi obraz obiektu fizycznego na ekran komputera w postaci trójwymiarowej siatki lub chmury punktów skonstruowanej w oparciu o zebrane punkty z powierzchni przedmiotu. Skanowanie odbywa się poprzez odczytanie współrzędnych punktów skanowanego obiektu za pomocą skanera dotykowego lub bezdotykowego.
Skanery 3D dotykowe:
-
pomiary wymagają kontaktu głowicy pomiarowej ze skanowanym obiektem, metoda ma zatem charakter inwazyjny,
-
analiza kształtu przedmiotu odbywa się przy pomocy specjalnej sondy na ramieniu pomiarowym,
-
metoda wymaga dużej ilości czasu, jednak jest bardzo dokładna,
-
zastosowanie: przy projektach wymagających bardzo dużej precyzji pomiarów, jak projekty inżynierskie przy kontroli jakości wytworzonych produktów,
Skanery 3D bezdotykowe:
-
jest to metoda nieinwazyjna ponieważ nie wymaga kontaktu z powierzchnią skanowanego obiektu.
-
przedmioty znajdują się w określonej odległości od skanera,
-
pomiary odbywają się przez rejestrację odbitej wiązki świetlnej (światła strukturalnego, lasera, itp.) i obliczanie ich odległości na zasadzie triangulacji,
-
zastosowanie: w przypadku obiektów delikatnych, o trudno dostępnych powierzchniach lub o wielkich gabarytach.
Skaner 3D światła strukturalnego czy laserowego:
-
skaner laserowy rejestruje przy użyciu kamer linie lasera projektowane na obiekt. Określone parametry wiązki laser pozwalają na precyzyjne oraz wyraziste rejestrowanie powierzchni obiektów. Skanery laserowe zazwyczaj wymagają użycia markerów, które wspomagają osiąganie dużej dokładności w procesie skanowania. Poprzez fotogrametrię skaner zbiera informację o położeniu znaczników uzupełniając je o informację o powierzchni w dalszym etapie procesu skanowania.
-
w skanerze światła strukturalnego określony wzór jest projektowany na powierzchnię obiektu, a kamery rejestrują położenie odbitego światła i w procesie triangulacji obliczana jest odległość obiektu od skanera. Światło to zazwyczaj światło białe, niebieskie lub zielone pochodzące z projektora, a wzór jest definiowany kolorem czarnym. Ze względu na możliwość rejestrowania przez kamery pełnego spektrum kolorów w przypadku skanera światła białego, możliwa jest rejestracja tekstury obiektu.
Skaner 3D po zebraniu wszystkich potrzebnych informacji z powierzchni przedmiotu tworzy plik zawierający zbiór punktów, które zawierają informacje o umieszczeniu tych punktów w przestrzeni trójwymiarowej, zapisanej w postaci układu współrzędnych XYZ. Po odczytaniu i przetworzeniu danych zapisanych przez skaner, przy użyciu specjalnych systemów CAD można stworzyć gotowy przestrzenny model bryłowy lub powierzchniowy.
Skanowanie laserowe
Skanowanie światłem strukturalnym
Zastosowanie skanerów 3D jest bardzo szerokie tj.
-
inżynieria lądowa (np. pomiary geodezyjne, odwzorowanie ukształtowania terenu, pomiary przestrzenne dużych konstrukcji). Skanowanie 3D ma szerokie zastosowanie w zwłaszcza w konserwacji zabytków i archeologii, w przypadku inwentaryzacji budowlano-konserwatorskich.
-
inżynieria przemysłowa, inżynieria produkcji (np. pomiary hal produkcyjnych, modelowanie i optymalizacja stanowisk pracy, badanie, ocena i kosztorysowanie szkód powypadkowych, tworzenie, katalogowanie i analiza konstrukcji elementów oraz części maszyn pod kątem możliwości powtórnego wykorzystania).
-
kryminologia, kryminalistyka – skanowanie i analiza kryminologiczna miejsca zbrodni. Dokumentacja miejsca zbrodni lub wypadku jest sporządzana w oparciu o skaner przestrzenny. Dane ze skanera pozwalają określić wymiary skanowanego miejsca czy też odległości pomiędzy poszczególnymi przedmiotami. Połączenie skanowania przestrzennego z fotogrametrią pozwala zbudować wirtualny trójwymiarowy model miejsca zbrodni.
-
medycyna – skanowanie artefaktów kości w obrębie jamy ustnej lub innych części ciała celem dopasowania np. protez zębowych, ubytków kostnych. Zastosowanie skanera przestrzennego pozwala w znaczący sposób zmniejszyć czas oczekiwania na odbudowę ubytku zębowego. Uzyskane informacje w postaci obrazu trójwymiarowego służą do przygotowania komputerowego, przestrzennego modelu uzębienia. Skanery mogą być również wykorzystywane w profilaktyce związanej np. z wadami postaw u dzieci w wieku szkolnym – ułatwiają diagnostykę.
-
kultura i sztuka – tworzenie wirtualnych galerii sztuki prezentujących trójwymiarowe modele dzieł sztuki. Skanowanie 3D obiektów muzealnych pozwala na ich publikację w Internecie i dostęp do nich z dowolnego miejsca na świecie. Technika ta pozwala na dokładne obejrzenie eksponatu z każdej strony, ocenę najdrobniejszych szczegółów i detali.
-
moda – skanowanie powierzchni ciała człowieka celem optymalnego doboru ubiorów, stylizacja i wizualizacja fryzur, makijażu itd. Z zalet skanowania 3D korzystają również projektanci mody, którzy używają skanera przestrzennego podczas projektowania m.in. damskiej bielizny (np. projektowanie damskiego biustonosza). W przypadku skanowania ciała technologia skanowania 3D będzie miała największe zastosowanie podczas dokonywania zakupów odzieży przez Internet.
-
kontrola jakości – np. wykrywanie błędów w trakcie procesu produkcyjnego. Skanery 3D umożliwiają wykonywanie szybkiej i dokładnej oceny kształtu powierzchni części znajdujących się np.: na taśmie przenośnika. Technikę skanowania 3D można również wykorzystać w systemach kontroli jakości odkuwek i matryc, których głównym odbiorcą jest przemysł motoryzacyjny.
-
rozrywka – multimedialne zabawy dla dzieci np. X-Box.
-
rolnictwo – skanowanie pól uprawnych, zwierząt.
-
przemysł obronny, kosmiczny itp.