Sådan fungerer 3D-scanning

3d_scanning

En 3D-scanner er et apparat til at analyserer et fysisk objekt eller miljø for at indsamle data om form og eventuelt andre egenskaber som farve og struktur. Data fra en 3D-scanner kan blandt andet anvendes til at skabe 3D-modeller af de scannede objekter.

SÅDAN FUNGERER DET
Når man scanner med en 3D-scanner dannes der en punktformet figur af det scannede objekts overflade. Disse punkter bruges til, via avanceret inter- og ekstrapolation, at beregne formen og overfladestrukturen. Denne proces kaldes rekonstruktion. Der kan også indgå farveinformation, som så er tilknyttet hvert enkelt geometrisk punkt i figuren.

I de fleste tilfælde kan man ikke nøjes med en scanning for at få en komplet model, men mam må foretage op od hundredvis af scanninger for at få en tilstrækkelig detaljeret gengivelse. Alle disse scanninger samles i en fil.

FLERA TEKNIKKER
3D-scanning udføres med flere forskellige teknikker, som alle har deres styrker og svagheder. Vi ser nærmere på de to mest udbredte teknikker.

• Time of flight

3D-scannere baseret på time of fligt anvender en laser for at måle objektet. Scanneren udsender en lysstråle og måler tiden før en refleksion kan registreres. Afstanden til objektet kan bestammes af, at vi kender lysets hastighed.

Forelen ved Time of light er, at den kan anvendes over store afstande. Den er derfor særligt velegnet til scanning af store objekter som huse og landskaber. Ulempen er opløsningen. Da lyset bevæger sig ekstremt hurtigt,og hvis ikke måleudstyret er meget præcist kan det være svært at registrere de små forskelle i tid, som afstanden giver.

• Struktureret lys

En 3D-scanner baseret på struktureret lys fungere ved fx at udsende et mønster af farvede firkanter. Ved at analyserer firkanternes form i det reflekterede billede, kan man danne sig en forestilling om objektets form.

Der findes mange varianter af scannere med struktureret lys, hvor både lyskilde kan være en eller flere lasere, eller en projektor, og der kan være både en og flere sensorer.

Fordelen ved struktureret lys er høj hastighed og præcision. I stedet for at scanne et punkt ad gangen, kan man scanne en hel flade. Ulempen er at den har svært ved at scanne højreflekterende eller transparente materialer.

Exempel på polygonmodell.

Eksempel på polygonmodel.

DIGITALE MODELLER
Scanningsdata konverteres i de fleste tilfælde til redigerbare digitale datafiler. Der findes flere forskellige afhængigt af anvendelsesområde.

• Polygonmodeller
Polygonmodeller er nærmest som en figur bygget i trådnet, hvor modellen er konstrueret udfra et antal punkter, der er forbundet med hinanden i et tredimensionelt rum. Denne model er meget anvendelig til visualisering og til visse former for Computer Aided Manufactoring (CAM). Men filerne er tunge og svære at redigere.

• Overflademodeller (surface models)
Overfaldemodellen er baseret på en slagskludetæppe af krumme objektro, som former selve objektet. De kan være lavet på forskellige måder. En af disse hedder NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline). NURBS anvender vektorer for for både at kunne skabe bløde og skarpe overgange i en opløsningsuafhængig model. NURBS objekten kan derfor forstørres og formindskes uden tab af kvalitet. T-Spline fra Autodesk er et andet eksempel på en overflademodel. Overflademodeller er redigerbare i overfladen ligesom en skulptur.

 

solidmodell

Eksempel på solid model.

• Solide modeller
Solide modeller er de bedst egnede til redigering og konstruktion af modeller som skal produceres. Solid modelling foregår fx i programed som Solidworks, AutoCad och IronCad.

APPLIKATIONER
3D-Scanningsdata kan anvendes til en række forskellige applikationer, fra film og underholdning til kulturhistorisk dokumentation og industrielt design.

• Reverse engineering
Her genskaber man et eksisterenede produkt ved at 3D-scanne det og så viderebearbejde det med henblik på forbedring og optimering. Man vil typisk anvende en overflademodel eller en solid model. Det forekomme rest i fremstillingsindustrien.

• Kulturarv
Kulturhistoriske og arkæologiske fund er ofte så skrøbelige at de ikke tåler lys eller luft. I nogle tilfælde kan man 3D-scanne dem med henblik på yderligere undersøgelser og eventuelt fremstille nøjagtige kopier til fremvisning på museer og institutioner.

I Sverige findes der et eksempel på en 3D-scanning af mumien Neswaiu blotlagde en guldamulet, som lå skjult i hans ligklæder. Den kunne ikke findes ved en almindelig undersøgelse, uden at udsætte mumien for destruktive undersøgelser. Læs mere om denne historie her (på svensk).

• Medicinsk teknik
3D-scanning anvendes ofte inden for dentale applikationer og ortopædi. Ved at scanne hofteled og skadede tænder kan man konstruere erstatninger, som er fuldstændig skræddersyet til de enkelte patienter. Læs mere om 3Shape, som er en dansk virksomhed, der udvikler scannerløsninger til dentalbranchen.

• Kvalitetskontrol og inspektion
3D-scanning kan også anvendes til geometrisikring og kvalitetskontrol af producerede komponenter, uanset om de er fremstillet ved 3D eller almindelige produktionsmetoder. Der er altid variationer i fremstillingsprocesser, og ved 3D-scanning kan man sikre at variationerne er inden for de ønskede rammer. Det sker ved at sammenligne sanningen med 3D-konstruktionsmodellen. Denne proces kaldes for 3D Compare.

LEVERANDØRER & UDSTYR
Her er en kort og langt fra fuldstændig liste over leverandører og deres 3D-scanningsudstyr. En mindre 3D-scanner til hobbybrug ligger på omkring 10.000, – kroner mens en professionel 3D-scanner med høj opløsning koster et par hundredtusind kroner.

3D Systems
• Geomagic Capture
• Geomagic Sense

Artec
• Artec EVA
• Artec Spider

Creaform
• Go!Scan
• HandyScan
• MetraScan

David
Structured Light Scanner SLS-1
• Structured Light Scanner SLS-2

Fuel 3D Technologies
• Fuel 3D

GOM
• Atos Compact Scan
• Atos Core
• Atos Core
• Atos Triple Scan

LMI Technologies
• HDI Advance
• HDI 100

Makerbot
• Makerbot Digitizer

 

 

En kommentar till “Sådan fungerer 3D-scanning”

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *


Et gennembrud for 3D print i sprøjtestøbningsindustrien?

Der er et stadig et spænd mellem den konstante strøm af informationer, om alle de muligheder som 3D print tilbyder, og det der rent faktisk foregår i de danske industrivirksomheder. Men det er blandt andet lykkedes for DTU og innovationsvirksomheden AddiFab at udvikle nogle løsninger, der giver helt konkrete her-og-nu fordele for sprøjtestøbningsindustrien. Det tiltrak […]

Publicerat av: