Útmutató a 3D szkennerekhez: Mik az előnyei és hátrányai?
Néhány évvel ezelőtt a sci-fi könyvekből származó technológia még elképzelhetetlen dolog volt, manapság pedig számos iparágban már mindennapos és gyakran használják. A 3D szkennelés pótolhatatlan helyet foglal el a régészetben, az orvostudományban, de a videojátékok fejlesztésében vagy a térképészetben is. Most átalakítjuk okostelefonunkat 3D szkennerré. Tudjon meg többet a cikkből.
A 3D letapogatása egy valós háromdimenziós objektum átalakítása digitális modellé, amelyen tovább lehet dolgozni. A digitális szkennelés lehet sablonként használni a háromdimenziós nyomtatásban, vagy minőség-ellenőrzéshez (pl. ipari termelésben) digitális archiváláshoz (pl. történelmi szobrok vagy tárgyak).
Ezenkívül a 3D szkennelést gyakran használják a szórakoztatóiparban (animáció, tárgyak digitalizálása virtuális valósággá) vagy a geodéziához. Az orvostudományban többek között állkapocs vagy ízületpótlások modellezésekor használják.
Hogyan működik a 3D szkennelés?
A 3D szkenner működése két alapelvre épül. Ezek vagy a kamera lencséjé érzékeli az objektumtól visszatükröződő fényt (érintés nélküli szkennerek), vagy az objektumra vonatkozó információkat a tárgy felületét áthaladó szondáról (kontaktus szkennerek) kapja meg. A kapott adatokat ezután speciális szoftverek segítségével digitális modellé konvertálják.
A 3D-s lapolvasókat ma már rengeteg területen és méretben használják. A kis tárgyaktól (érmékig) a hatalmas tárgyakig - autókig, épületekig, sőt a föld felszínét vagy a tengerfenék is leolvasható.
Érintőolvasók
Érintéses szkennelés közben a beolvasni kívánt tárgy szorosan kapcsolódik az aljzathoz. Maga a szkennelés nyomásérzékeny gömbszonda segítségével történik, és a tárgy helyzetét a szkenner határozza meg a CCM (Coordinate Measuring Machine) technikával.
Az érintőolvasók lehetnek:
- egy ember által mozgatható, mechanikus karhoz rögzítve (például animációs stúdiókban használják),
- a robotkar része (automatizált, ismétlődő folyamatok az ipari termelésben),
- kézi (főleg terepen használatos).
A robotizált érintőszkenner bemutatása működés közben és a beolvasott tárgy mozgása fordulás közben
Az érintőolvasók nagy előnye, hogy átlátszó és fényes tárgyakat is szkennelhetnek velük, amelyeket a hagyományos optikai technológiák bizony nehezen boldogulnának vele. Az érintéses letapogatást veszélyes területeken (pl. káros vegyi anyagok jelenlétében) vagy rosszul megközelíthető területeken is rendszeresen használják.
Az érintőolvasók hátránya sajnos ebből következik, hogy nagyobb (és távoli) tárgyakat nehezen lehet velük beolvasni.
Optikai szkennerek
Az optikai szkennerek ésszerű kompromisszumot jelentenek az ár és a szkennelési minőség között. Nem annyira drágák, mint a lézer- vagy az érintőszkennerek, ezzel szemben nem olyan pontosak. A visszavert fényt használják, gyakorlatilag ugyanúgy működnek, mint a kamera vagy a szem.
A sikeres optikai (és lézer) szkennelés feltétele - hasonlóan a fényképezéshez - üres tér a lencse és a beolvasott tárgy között.
A legegyszerűbb optikai szkennerek egyetlen lencsével rendelkeznek. A fotogrammetriai módszerrel történő szkenneléskor a saját okostelefonját is tudja használni. A beolvasott tárgyat különböző szögekből fényképezik, és egy speciális alkalmazás ezután konvertálja a fényképet digitális modellé. Az adatfeldolgozásra nagyteljesítményű grafikus kártyával rendelkező számítógépre van szükség a magas számítási igények miatt.
A mobiltelefon által végzett 3D-s szkennelés elvének bemutatása
Egy durva modellhez legalább 20 képet kell készíteni, de már 80 fotóval tisztességes minőséget érhet el - és az aranyszabály, minél több fénykép, annál pontosabb lesz a kapott modell.
3D lézer szkennerek
Rendkívül pontos modellek érhetők el lézerszkenneléssel. A 3D lézer szkennereket ezért széles körben használják az iparban, ahol ezzel a technológiával ellenőrzik a gyártás minőségét.
A lézerszkennerek ugyanazon az elven működnek, mint az optikai érzékelők, a beolvasott kép alapján állítják össze a modellt. A fő különbség az, hogy itt egy lézersugárral világítják meg a beolvasott tárgyat. A tárgy felületétől visszatükröződő fényt egy nagysebességű kamera rögzíti, és az így kapott modellt egy speciális alkalmazás hozza létre.
Az olcsóbb lézerszkennerek csak spotlámpát használnak, de ha jobb felszerelés használnak, amire a lézerszkennelés támaszkodik akkor pontosabb eredményt kaphatunk.
A lézerszkennelés nem függ a külső megvilágítástól, és bizonyos körülmények között akár több tíz kilométerről is tud működni. Ezt az úgynevezett LIDAR-okhoz, optikai radarokhoz használják, amelyeket épületek, terep vagy a tengerfenék letapogatására használnak.
