3D-laserskanning er en teknologi som bruker laser til å måle og fange opp den tredimensjonale geometrien til fysiske objekter eller miljøer for å skape svært detaljerte og nøyaktige digitale representasjoner. Disse dataene kan brukes til en rekke formål, for eksempel metrologisk kvalitetskontroll, reverse engineering og digital arkivering.
3D-laserskanning kan utføres ved hjelp av en rekke ulike enheter, inkludert håndholdte enheter og faste plattformer, og de resulterende dataene kan behandles i en rekke ulike formater, inkludert punktskyer, 3D-masker og CAD-modeller.
Hva er 3D-laserskanningsteknologi?
Industriell produksjon og beslektede bransjer bruker i økende grad 3D-laserskanningstjenester som standard i sine prosesser. 3D-skanningstjenester spiller en avgjørende rolle i design, inspeksjon og distribusjon av produkter.
Det er viktig å sette seg inn i det grunnleggende om 3D-laserskanning, inkludert fordelene for bedriften, ulike bruksområder og aktuelle trender i bransjen.
Hva brukes 3D-laserskanning til?
3D-laserskanning brukes til en rekke formål, blant annet:
- Engineering: Innsamling av data for å designe, lage prototyper og teste produkter i bransjer som bilindustrien, flyindustrien og forbrukerprodukter.
- Kvalitetskontroll og inspeksjon: Skanning av produkter for å kontrollere dimensjoner og toleranser og for å oppdage feil.
- Kriminalteknikk og åstedsundersøkelser: Datainnsamling for åstedsundersøkelser, rekonstruksjon av ulykker og kriminalteknikk.
- Medisinsk: Lag nøyaktige digitale modeller for ortopediske implantater, proteser og andre medisinske applikasjoner.
- Virtual Reality and Games: Skape virtuelle miljøer for spill, simulering og læring.
3D-modellering, design og utskrift
Når 3D-laserskanningen er fullført, kan dataene brukes på mange forskjellige måter. En vanlig måte er å konvertere skanneresultatene til en digital modell, ofte i 3D-CAD-format ved hjelp av programvare. På denne måten kan bedriftene se og endre modellen, noe som gjør den nyttig for produktdesign og -optimalisering.
3D-data fra skannede produkter eller gjenstander kan også brukes til å designe lignende produkter eller gjenstander. I tillegg har laser 3D-skanning åpnet nye muligheter innen 3D-printing, der skannede gjenstander eller bygningsmodeller kan printes ut i ulike størrelser.
Sylinder skannet av FreeScan UE
Omvendt utvikling
3D-laserskanning kan gi svært nøyaktige målinger av objekter med ukjente dimensjoner. Skanningsdataene kan brukes til å lage en 3D-modell av et objekt eller et område i en rekke ulike formater. Denne muligheten for omvendt konstruksjon gjør det mulig for bedrifter å gjenskape objekter selv uten de opprinnelige designspesifikasjonene.
Planlegging
Muligheten til å forbedre fremtidig planlegging og prototyping er en av de mest nyttige anvendelsene av 3D-laserskanning i ulike bransjer. Hvis en bedrift for eksempel har behov for å utvide med en ny maskin eller et nytt område, kan 3D-laserskanning brukes til å skanne det nåværende anlegget og finne den beste plasseringen for det nye tilbygget innenfor den eksisterende strukturen. Det samme konseptet kan brukes på produkter som må være kompatible med andre produkter i bedriften.
Les også: Delvis elektrostatisk fargelegging av bildeler med EinScan HX 3D-skanneren
Pedagogiske applikasjoner
I undervisningen kan 3D-modeller brukes til å demonstrere riktig konstruksjon eller produksjon av ulike gjenstander.
3D-skanning muliggjøres av avansert teknologi som stadig forbedres. En 3D-laserskanner er et ikke-invasivt, ikke-destruktivt digitalt verktøy som fanger formen på fysiske objekter ved hjelp av en linje med laserlys. Den skaper en punktsky, et sett med datapunkter i et koordinatsystem som representerer den nøyaktige størrelsen og formen på et 3D-objekt.
3D-skannere fanger nøyaktig opp de små detaljene i et objekt, inkludert vilkårlige former og konturerte overflater, og skaper presise punktskyer for objekter med komplekse geometrier. Dette gjør det mulig å samle inn nøyaktige data raskt og levere produkter raskt.
3D-skannere fra SHINING 3D hjelper tyske studenter med å bygge et seilfly-haleplan
Hva er fordelene med 3D-laserskanning?
3D-laserskanning er en rask og nøyaktig måte å samle inn data og måle objekter på. Med muligheten til å samle inn opptil én million 3D-datapunkter i sekundet får man en detaljert og nøyaktig fremstilling av et prosjekt. Dette er spesielt nyttig ettersom manuelle målinger og målebånd kan være utsatt for feil.
Ved å integrere laserskanning i designprosessen unngår man kostbar leie av utstyr, manuelle målinger, prosjektforsinkelser og endringsordrer, noe som til syvende og sist reduserer prosjektkostnadene.
I tillegg bidrar 3D-skanning til å minimere nedetiden og sikre brukervennlighet ved at det er mulig å foreta målinger på vanskelig tilgjengelige eller farlige steder uten fysisk tilgang. Det sikrer også at uforutsette spørsmål kan besvares uten at man trenger å returnere til prosjektstedet.
Slik fungerer laserskanningsprosessen
Utviklingen av 3D-laserskanningsteknologien har ført til mer nøyaktig og effektiv skanning med bedre resultater. Muligheten til å styre retningen på laserstrålene og måle avstander gjør skanneprosessen mer effektiv. Maskinen bruker en intern rotasjonsgiver til å justere flere skannespeil som styrer laserstrålene. Skanneprosessen foregår i flere trinn:
Skanning
Det første trinnet i 3D-laserskanningsprosessen er å velge objektet du vil skanne. For mindre objekter kan du plassere dem på en digitaliseringsplattform for å starte skanningen. For større objekter, for eksempel strukturer, må du bruke bærbare 3D-laserskannere som kan transporteres til stedet.
Typer skanning
For å kunne skanne et objekt på riktig måte må du kjenne til de to hovedtypene 3D-skanning som finnes på markedet i dag: time-of-flight og triangulering.
Triangulering
3D-laserskanningsprosessen begynner med at man velger ut et objekt eller et område som skal skannes. Når det gjelder mindre objekter, plasseres de på digitaliseringsbordet og skannes. Større objekter, for eksempel bygninger, krever bruk av bærbare 3D-laserskannere. For å få mest mulig nøyaktige målinger brukes en trianguleringsprosess. Denne metoden bruker en skanner og et kamera, der kameraet plasseres i det øverste toppunktet og laserskanneren i det andre toppunktet. Objektet befinner seg i det tredje toppunktet.
Skanneren beregner avstanden til objektet ved å bestemme avstanden og vinkelen mellom laseren og kameraet. Deretter foretar den målinger ved å sende ut en laserlinje og skanne objektets tverrsnitt. Laseren beveger seg langs objektets overflate til alle dimensjoner er registrert. De innsamlede dataene behandles deretter på en datamaskin for ulike bruksområder, vanligvis kortdistanseapplikasjoner med små objekter.
Spenntid
Sammenlignet med triangulering kan time-of-flight-skanning utføres over større avstander og brukes ofte til store skanneprosjekter, for eksempel en bygning eller et kjøretøy. Disse skannerne bruker LiDAR-teknologi for å bestemme avstanden til objektene eller overflatene de skanner, og fungerer i praksis som laseravstandsmålere.
LiDAR-teknologien fungerer ved å sende ut laserlys og måle tiden det tar for lyset å nå overflaten og reflekteres tilbake til sensorene. Lysets konstante hastighet gjør det mulig for skanneren å beregne avstanden mellom seg selv og overflaten.
Skanneren begynner deretter å skanne ved å måle avstanden ett punkt om gangen, og beveger laseren raskt til hvert punkt i synsfeltet. Time-of-flight-skannere er i stand til å måle tusenvis av datapunkter i sekundet, noe som gjør denne metoden ideell for skanneprosjekter med middels til lange avstander, for eksempel miljø- og geodetisk skanning.
Innhenting av objektdata
Resultatet av laserskanningsprosessen kalles en punktsky, som er millioner av punkter på en dataskjerm som representerer hele formen på objektet som skannes. I moderne modeller, som for eksempel laserskanneren FreeScan UE Pro, kan prosessen samle inn opptil 1 850 000 punkter i sekundet med en nøyaktighet på 0,02 mm. De store punktskydatafilene logges og kombineres til en 3D-representasjon av objektet, etterfulgt av etterbehandling ved hjelp av ulike programvareapplikasjoner avhengig av ønsket bruk.
Utnyttelse av data
Når 3D-laserskanningsprosessen har innhentet data, kan det skannede bildet visualiseres i sin helhet ved hjelp av skanneprogramvaren. Brukerne kan deretter velge hvilken type modell de ønsker å lage, enten det er en digital modell eller en trykt versjon for konkret visualisering.
For inspeksjonsformål kan de skannede dataene sammenlignes med designerens nominelle CAD-data, og en avviksrapport kan genereres for å markere eventuelle forskjeller. Rapporten kan bruke et fargekart for å indikere avvik.
I tillegg kan skannedataene brukes til omvendt konstruksjon, der punktskydataene kobles til CAD-modelleringsprogramvare for å lage en 3D-modell av objektets geometri. Denne prosessen gjør det mulig å gjenskape en nøyaktig kopi av det skannede objektet, samt å identifisere og korrigere eventuelle feil i tidligere modeller.
Funksjoner i FreeScan UE Pro 3D-laserskanneren
FreeScan UE Pro er en bærbar 3D-laserskanner med høy nøyaktighet som er utviklet for skanning av små og mellomstore objekter. Takket være den integrerte fotogrammetriske modulen egner skanneren seg til en rekke bruksområder, blant annet reverse engineering, kvalitetskontroll og 3D-printing. Den kan skanne objekter med en diameter på opptil 1,5 meter og eksportere data til ulike filformater som STL, OBJ, PLY, ASC og XYZ. I tillegg har skanneren en innebygd berøringsskjerm for enkel betjening og datahåndtering.
Les en detaljert gjennomgang av 3D-laserskanneren FreeScan UE Pro.
Geomagic Control X-programvare
Geomagic Control X er en kraftig programvareløsning som muliggjør kvalitetskontroll og inspeksjon i maskinerings- og verkstedindustrien. Denne innovative løsningen kan løse problemer som ikke kan løses med tradisjonelle målemetoder som koordinatmålemaskiner og skyvelære. Disse metodene kan for eksempel ikke gi fullstendig informasjon ved inspeksjon av deler som deformeres eller bøyes. Med Geomagic Control X kan bedrifter raskt og enkelt overvåke nøyaktigheten til produktene sine og sikre at de overholder bransjestandardene.
Leave a Reply