3D сканирането вече е по-популярно от всякога и голяма част от предприятията (независимо в кой сектор на производство са) по целия свят започнаха да имплементират това универсално устройство в своята практика с цел повишаване на производителността, намаляване на ненужните разходи и най-вече за създаването на нови и вълнуващи продукти, както и услуги.
Независимо дали сте индустриален инженер, който търси мощно реверсивно решение или стоматолог, търсещ ефективен начин за създаване на качествени и надеждни протези за своите пациенти, 3D сканирането е просто ключа към вашият успех, разрешавайки абсолютно всички тревоги. Но преди да започнем с цялостното представяне на тази технология нека бъде ясно, че лазерното сканиране не е никаква магия или манипулационен трик.
Вярно е, че компонентите използвани за съставянето му от технологична гледна точка са много напреднали и доста невероятни за повечето хора. Но зад всичко това стои просто един сериозно положен и то изключително голям труд, както и инженерни умения, за да се постигне тази машина на бъдещето.
Какво е 3D сканиране ?
Лазерното 3D сканиране е безконтактна, неразрушителна технология, която успява цифрово да улавя формата на физическите обекти, които са разположени пред нея с помощта на линия от лазерна светлина. Тези видове скенери не са като типичните, които познаваме. За разлика от тях те извличат данни от повърхността на дадения обект, като същевременно с това образуват така наречените ‚‘‘ Point Clouds’’.
С други думи, за да бъде по-лесно разбираемо, 3D сканирането е процес употребяван за улавянето на точния размер и форма на физически обект от където той събира необходимата информация за него, като го пренасочва в компютърния или виртуалния свят под формата на цифров триизмерен файл.
Тези 3D скенери измерват фините детайли и улавят фигури в свободна форма за бързо генериране на високи ‚‘‘ Point Clouds’’. Тази техника е идеална и напълно подходяща за измерването и проверката на контурни повърхности и сложни геометрии, които изискват огромни количества данни за точното им описание. И съответно когато това е непрактично да се изготви с помощта на традиционните методи за измерване, триизмерното сканиране влиза в употреба с пълна сила и надмощие.
Технологична история
Технологията на 3D сканирането е разработено за първи път през втората половина на миналия век, като средство за пресъздаване на триизмерни форми от повърхността на обекти и места с цел да се улесни развитието им и съответно да ги подобри. Концепцията за картографиране на така наречените датски точки в пространството е доста проста. Методите чрез които се генерират тези данни и точността на този изход обаче, отбелязват значително развитие от тогава.
Това развитие е обхванало множество нови технологични разработки във времето. През ранните периоди тези подходи изглеждаха по абсолютно различен начин, който няма нищо общо със сега.
Те главно са разчитали на ‚‘‘ физическо докосване ‘‘ за да генерират данни, като това по-принцип е било възможно чрез комбинация от светлини, камери и прожектори. Въпреки че тази система е била успешна, като цяло тя изисква големи усилия и отнема доста време.
Технологичните разработки продължиха с дълга крачка напред, развивайки се подобаващо през следващите години. През осемдесетте, света пряко се превърна в свидетел на въвеждането на непознатите по това време на никого – лазери, които до този момент са една изключително доминираща технология.
От друга страна пък оптичната технология стана предпочитан модел поради две основни причини :
- Скенерите за допир, които са широко използвани и продължават да се използват и до днес, са с ограничен обсег на допир, но въпреки това са проблематични по отношение на повърхностите им, тъй като са доста меки или крехки.
- Оптичната технология пък притежава много по-голям обхват, може да улавя забележително количество данни само за секунди и дава възможност за хващане на допълнителни елементи, като цвят и графика ( по-късно наречени под общото наименование ‚‘‘ Текстура ‘‘).
През този период на време метода на тази технология се е извършвал по следния начин. Първо сканиращите ивици са преминавали над дадената повърхност на обекта, използвайки множество точки за измерване на площта. Те са били доста бързи и точни, за да могат да придадат ефективни данни. За съжаление обаче областта на развитие при лазерите не е била толкова силна, тъй като те могат да отразяват от една гледна точка и то без да завъртат ъгли.
Поради тази причина е било необходимо да се сканират обектите от множество гледни точки, за да се заснеме напълно 3D формата. Крайните сканирания обаче трябва да бъдат точно съвпадащи, за да се създаде напълно интегриран файл, съдържащ необходимите и точни данни. Този процес е бил наречен ‚‘‘ регистрация ‘‘.
Днес обаче нещата са коренно различни, тъй като през последните години фокуса на развитие върху тази иновативна технология се е увеличил и се е превърнал в многопластов. Това ще рече, че всичко се осъществява благодарение на софтуер и изчислителна мощност, позволяваща събирането на данни от множество гледни точки, като към това число се прибавят и дроновете, които започнаха да се интегрират с последствие.
Регистрацията за щастие вече не е ръчен процес. Освен това масово големи компании, нуждаещи се от такова средство в работният им процес, независимо от секторът им, инвестират във въвеждането на изкуствен интелект (AI) при триизмерното сканиране, за да може процесът да стане едновременно напълно автоматизиран и все по-лесно достъпен за експлоатация от всекиго.
Как се осъществява процеса на сканиране ?
Триизмерното лазерно сканиране е в голяма степен елементарно по принцип. Като цяло лазерът е монтиран на статив до зоната в която ще се извършва сканирането. След това машината активира този конкретен лазер и измерва времето, необходимо за отразяването му назад с което може точно да се изчисли разстоянието от отразената точка. Скенерът от своя страна систематично обгръща помещението с тези измервания, докато не получи пълна картина на 3D пространството около него.
Тази колекция от измервания именно се нарича точков облак или както споменахме в началото ‚‘‘ Point Cloud ’’ и представлява набор от данни от които можем да извлечем ценна информация и триизмерни модели в хода на процеса. Имайки представа вече за същността на тази иновативна машина можем спокойно да отбележим и то нагледно стъпките, които се следват, за да може този процес да се извърши в правилен ред и естествено да допринесе за желаните резултати.
Придобиване на данни чрез лазерно сканиране
Това е първия стадий при подготовката за извършване на сканирането. Както споменахме извършваме манипулация на място, заснемайки толкова много сканирания, колкото ще са необходими, за да може да се покрие изцяло обекта който представлява интерес.
Регистрация на резултатните Point Clouds
Този етап може би е ключов момент за цялата система, тъй като при всяко едно сканиране се появяват милиони точици, които след това са обезателно важни. Това е така, защото тези точки или по-добре познати като Point Cloud са ‚‘‘ регистрирани ‘‘ или зашити заедно, за да могат да създадат общо 3D представяне на желаният обект/ обекти.
Извличане на полезна информация
След като първите два процеса преминат успешно идва ред на трансформацията. С помощта на различни софтуерни инструменти специалистите в тази сфера успяват да преобразуват изготвените данни на конкретният обект в желаният изходен формат. Това може да бъде в 3D CAD модели, анимации, 2D CAD рисунки или готови за печатане 3D модели.
Краен резултат
След като всичко бъде завършено то преминава през обзорен преглед, за да се прецени дали всичко е както е било предписано по изискване от страна на клиента. И крайният резултат, независимо дали е CAD модел или просто анимация се доставя на клиента своевременно.
Приложение на сканирането
Днешният свят в който живеем, 3D сканирането има безброй приложения. То представлява основно първоначална технология в процеса на триизмерната изработка, тъй като дава възможност да реферираме ключови данни преди да настъпи в ход CAD моделирането, както за усъвършенстването на нови продукти, така и на развитието на модификации на вече съществуващи структури. Като след това сканирането дава възможност за последващо разработване на данните в отношение на тяхното качество и съответствие, като те могат да бъдат запазени, редактирани и дори пресъздадени с помощта на 3D принтер.
Всяко едно човешко същество е напълно нормално да визуализира тези триизмерни данни чрез система от 3D решетки. От нулевата фиксирана точка, от която се реферират всички данни, можем да проектираме външен модел за измерване, използвайки X, Y и Z, където съответно тези единици се използват за обозначаването на :
- X – дължина
- Y – ширина
- Z – височина
Повечето от големите структури създадени от човечеството през цялото време са разполагали с комбинация от хоризонтални и вертикални елементи. За да се имплементира тази нова технология при тях тези структури ще изискват задълбочено пространствено планиране. Тъй като без фиксиране, данните не могат да имат контрол или значение.
Що се отнася до сферите в които се е внедрила тази технология, 3D скенерите са мощни инструменти за професионалисти в редица индустрии, като ние ще изброим само основните няколко вида в които те са широко застъпени:
- Автомобилостроене.
- Архитектурата.
- Медицината.
- Специалните ефекти и анимациите.
- Инженерството.
- Видео игрите.
- Аеронавтиката.
Заключение
Като цяло тази технология е просто революционна за цялата история на човечеството. Освен това тя притежава огромен потенциал и ще има продължителен растеж през следващите години, тъй като индустриалното и потребителското търсене продължава да нараства, прогнозирайки глобалният и пазар до 2025 година да достигне стойност от 53 345 долара.
