Вероятно всеки от вас вече в някаква степен е запознат с тази иновативна технология (3D сканиране). Тя използва визуалните, триизмерни графични изображения на обекти и след това, с помощта на специалните 3D принтери, те могат да бъдат пресъздадени с абсолютна точност.
Как точно става това?
За да отпечатате който и да било триизмерен обект с 3D принтера, необходимо е да разполагате с неговото визуално графично изображение. Моделирането се извършва чрез специално устройство, наречено 3D скенер. С негова помощ могат да се създадат изключително сложни триизмерни модели и с най-различни цели, например:
– Да се създават CAD (Computer Aided Design) модели на реални части, когато техническите им проекти по някаква причина вече не са налични
– Да се тества качеството на разнообразни продукти, на принципа на сравнението с техни копия, създадени чрез CAD дизайн
– Да се сканират големи обекти от типа на сгради и да се създават техни идентични 3D модели
– Да се подобряват характеристиките на вече налични продукти
– Да се създават напълно нови продукти
3D скенерите са различни и понякога могат да се срещнат и под други имена – 3D дигитализатори, индустриална компютърна томография, лазерни скенери, LiDar, скенери с бяла светлина и още много други. Общото между всички тези устройства е, че съумяват да уловят сложната геометрия на всеки един обект с помощта на милиони измервания.
Защо 3D сканиращия софтуер е толкова важен?
Скенерът има възможност да натрупа огромно количество данни, но обработването и трансформирането им в подходящ формат е задача, възложена именно на сканиращия софтуер. Благодарение на неговата работа цялата ценна информация се преработва така, че да може да бъде използваема и от друг софтуер.
Трябва да отбележим, че подходите при такава обработка могат да бъдат много различни, както и подходящи за изобразяване на различен обхват – малък, среден или пък дълъг. Да разгледаме първо тези, предназначени за малък обхват – под 1 м фокусно разстояние.
3D скенери с лазерна триангулация
Такива скенери сканират обекта с помощта на лазерна линия или точка, като специален сензор улавя лазерната светлина, отразяваща се от обекта, за да бъде изчислено разстоянието между него и самия скенер. По този начин отстоянието между двете се определя абсолютно точно. Тези скенери идват в различни форми и са много практични. Единственият им недостатък е, че имат по-малка точност, както и че резолюцията им е сравнително по-ниска.
3D скенери със структурирана бяла или синя светлина
Те използват същия принцип – тригонометрична триангулация, като разликата се състои в това, че не улавят лазерната светлина, а проектират върху обекта серии линейни шаблони, след което отбелязвайки края на всяка линия, изчисляват разстоянието от скенера до повърхността на самия обект. Този тип 3D скенери са безшумни, изключително точни и с отлична резолюция. Недостатъкът им е свързан с по-големият обем и завишената им чувствителност към повърхността, което предполага и необходимостта от известна подготовка.
А сега да видим характеристиките на 3D скенерите със среден и голям обхват – за повече от 2 м фокусно разстояние.
Лазерно импулсни 3D скенери
Наричат ги също и скенери „време на полет“. Принципът им е доста прост и се състои в следното: устройството измерва времето, необходимо на лазерната светлина, излъчвана от устройството, да достигне до определен обект и /вече отразена/ да се върне към сензора за всяка точка на изображението. А чрез завъртане на лазера и сензора този тип скенер може да достъпва 360 градуса около себе си. Предимството им е, че обхватът им достига до хиляда метра, а недостатък е по-дългото време за събиране на данни, сравнително по-малката точност и по-високото ниво на шум.
Лазерни фазо-променящи 3D скенери
Тяхната работа по същество се доближава до импулсните 3D скенери, но могат да модулират и силата на лазерния лъч. Така устройството засича и сравнява фазата на лазера при изпращането и обратното връщане към сензора и това прави изчислението изключително прецизно. Затова и тези скенери се славят като много точни и същевременно бързи и с ниско ниво на шум. Но все пак имат и един недостатък – могат да се използват единствено за среден обхват.
Фотограметрия
С нейна помощ се измерват обекти с помощта на фотографии, а крайният продукт са триизмерни модели на съществуващи обекти или пък рисунки и карти. Доста от модерните карти са създадени по този начин. Тази наука използва различни методи, но най-основният е базиран на местоположението на камерата при процеса на фотографиране. Точно на този принцип тя се разделя на въздушна и с близък обхват.
Компютърна томография
При него голям брой рентгенови изображения на определен обект се заснемат под различен ъгъл и на последователни срезове, а след като бъдат обработени от компютър, се превръщат в триизмерни изображения.
Трaкери (Trackers)
Това са системи, които могат да сканират големи обекти на принципа на проследяване позицията на измервателното устройство спрямо обекта. Всяка промяна се записва. По отношение на вида те могат да бъдат безконтактни или контактни. Различават се също и по употребата на различните техники за проследяване на измервателния уред.
