3D-skanning for begynnere: Alt du bør vite om 3D-skanning

Masseinformasjon er mer fokusert på 3D-skanning, og folk har oppdaget at denne teknologien kan brukes til å fange data fra den virkelige verden og bringe dem inn i det digitale universet. 3D-skanning er i ferd med å revolusjonere måten produkter designes, konstrueres, produseres, testes og arkiveres på. Bedrifter over hele verden bruker 3D-skanning til å øke produktiviteten, eliminere unødvendige kostnader og skape nye og spennende produkter.

“3D-skanning er prosessen med å analysere et objekt eller et miljø i den virkelige verden for å samle inn data om form og eventuelt utseende (f.eks. farge). De innsamlede dataene kan deretter brukes til å konstruere digitale 3D-modeller.”
– Wikipedia

Serien 3D-skanning 101 gir deg en innføring i grunnleggende 3D-skanningskonsepter, noen nødvendige begreper innen 3D-skanning og vanlige 3D-rekonstruksjonsteknikker. Vi håper du finner denne nyttige guiden nyttig når du støter på kompleks informasjon.

Men la oss først starte med noen grunnleggende begreper for å sikre at vi er på bølgelengde.

Metoder for 3D-rekonstruksjon

Innenfor datasyn er 3D-rekonstruksjon prosessen med å rekonstruere opprinnelig 3D-informasjon fra en enkelt visning eller bilder med flere visninger. Vanlige metoder for 3D-rekonstruksjon er: CMM, OF, ekkolodd, CT osv. Disse metodene er mye brukt på ulike områder. I denne artikkelen vil vi bare fokusere på det blå hintet i diagrammet ovenfor, som er et område som SHINING 3D arbeider med for øyeblikket.

Lær 3D-skanning med strukturert lys

Ulike typer strukturert lys

Det finnes tre ulike strukturerte lysmønstre: faseforskyvning, tilfeldig flekk og multiline. Det første av disse, faseforskyvning, er mye brukt av stasjonære skannere. Det kan produsere lys som en serie gradientstriper i bevegelse. Random speckle og multiline kan derimot samle inn data med høyere bildefrekvens, noe som gjør det mulig å skanne mens man beveger seg. Derfor brukes de hovedsakelig til bærbare skannere. Forskjellen mellom de to er arten av lyset de produserer. Random speckle skaper et repeterende lysmønster som ligner på en QR-kode, mens multiline imaging, som du kanskje har gjettet ut fra navnet, skaper parallelle linjer ved hjelp av to laserprojektorer.

Punktsky og rutenett

Punktsky

Dette er rådata fra skanneren som krever mindre etterbehandling. Hvis du har skanningsdata av høy kvalitet, kan punktskyen brukes til metrologiske kontroller, ettersom den gir mer rådata.

Rutenett

Nettet kobler sammen alle punktene du har registrert i punktskyen. Dette reduserer støyen og danner en jevn modell for 3D-utskrift og omvendt konstruksjon. De fleste etterbehandlingsprogrammer, som Solid Edge og Geomagic Essentials, kan arbeide med mesh.

Typer lyskilder for 3D-skanning

Laser med flere linjer

Den brukes til å projisere parallelt lys og finnes på SHINING 3D EinScan HX hybridlys 3D-skanner og mange andre industrielle skannere.

DOE

DOE, en forkortelse for diffraktive optiske elementer, refererer til det forbøyde mønsteret på skannerglasset. Bak glasset finner du ofte en LED som gjør det mulig for skanneren å sende ut lys i et bestemt mønster på et objekt. Selv om den bare kan projisere ett mønster om gangen, har den lavt strømforbruk og lav varmespredning. Vi bruker den vanligvis til speckle-tegning og i hurtigskannemodus på de håndholdte 3D-skannerne EinScan H og EinScan HX.

DLP

En DLP-projektor (Digital Light Processing) kan projisere ulike typer strukturelle lysmønstre og brukes derfor av mange skannere, blant annet multifunksjons 3D-skanneren EinScan Pro HD, den stasjonære 3D-skanneren EinScan-SE/ SP og multiskanner 3D-skanneren Transcan C. Multifunksjons 3D-skanneren EinScan Pro HD med DLP kan for eksempel produsere både faseforskyvning og flekkete lysmønstre.

VCSEL

Vertical Cavity Laser (VCSEL) er en type laserprojektor som brukes av den håndholdte 3D-skanneren Einstar og hybrid 3D-skanneren EinScan H. Sammenlignet med en flerlinjelaser er VCSEL strukturert, mindre og bruker mindre strøm.

Skannedatakvalitet: detaljer vs. nøyaktighet

Detaljer

På bildet til venstre skanner vi en trestamme for å lage smykker. For denne applikasjonen er detaljene viktigere fordi du bare trenger teksturen og egenskapene til treet, ikke størrelsen på stammen.

Teknologi for detaljorientert forbedring: Denne funksjonen er innebygd i skanneprogramvaren og sikrer bedre datakvalitet ved å gi god punktskytetthet for høy oppløsning med en datakvalitetsindikator. Den er nå tilgjengelig på den håndholdte 3D-skanneren Einstar og 3D-skanneren EinScan H.

Nøyaktighet

Nøyaktighet er måleresultatets nærhet til den sanne verdien. ISO kaller det sannferdighet. Alternativt definerer ISO nøyaktighet som kombinasjonen av tilfeldige og systematiske feil. Nøyaktige data er helt klart avgjørende for bruksområder som biltuning og industriproduksjon.

Nøyaktighet, også kjent som repeterbar målepresisjon, som refererer til graden av stabilitet (konsistens) mellom målte verdier under de samme forholdene målt flere ganger. På samme måte som en idrettsutøver som skyter mot et mål, kan en kvalitetsspiller konsekvent treffe midtsonen. Nøyaktigheten til en 3D-skanner kan sammenlignes med målets areal, og presisjonen kan sammenlignes med stabiliteten ved å treffe flere ganger.

For å gå tilbake til saken vår: På bildet til høyre skanner vi interiøret i bilen for modifikasjoner. Og i denne situasjonen er nøyaktighet mye viktigere enn detaljer. Som ved omvendt konstruksjon er det viktig å sørge for at den delen du designer, er nøyaktig, slik at du enkelt kan montere den i det opprinnelige objektet.

Har du nå en bedre forståelse av de grunnleggende konseptene for 3D-skanning? Se opptaket av webinaret for mer informasjon, og følg med på våre neste webinarer!