اسکنر سه بعدی (ابزار مهندسی معکوس)

اسکن سه بعدی دنیایی از قابلیت ها رو به روی ما باز می کند. شما می توانید هر شی فیزیکی در اطراف خود را توسط اسکنر سه بعدی به تصویر بکشید و در عرض چند دقیقه یک مدل سه بعدی از آن را روی کامپیوتر خود داشته باشید.

هر روز شرکت ها و مهندسین از اسکنرها و نرم افزارهای سه بعدی استفاده می کنند:

• ایجاد و مهندسی معکوس مدل های CAD اشیا واقعی، به روز رسانی مدل های موجود و ساخت مدل های جدید از محصولات
• تایید کردن کیفیت محصولات با تبدیل قطعات ساخته شده به مدل های CAD آنها
• ساخت محصولات سفارشی برای دندانپزشکی، بهداشتی و مد
• اسکن کل یک سازه جهت مدل دقیق سه بعدی آن

امروزه اسکنرهای سه بعدی و نرم افزارهای سه بعدی در دسترس همگان می باشد و روزبه روز اسکنرها دقیق تر، سریعتر و ارزانتر می شوند. نرم افزار های پردازش اسکن به صورت خودکار شده و در نتیجه نتایج بهتر و دقیق تری را ایجاد می کنند.

اسکنرهای سه بعدی چه هستند؟

دستگاههای بسیار زیادی وجود دارند که اسکنر سه بعدی نامیده می شوند. هر دستگاهی که اشیا فیزیکی را با لیزر، چراغ یا اشعه X اندازه گیری کند و ابرنقاط یا مش های چند ضلعی تولید کند می تواند اسکنر سه بعدی محسوب شود. آن ها با نام های متعددی مانند دیجیتایزرهای سه بعدی، اسکنرهای سه بعدی، اسکنرهای نور سفید، CT  صنعتی ، LIDAR نامیده می شوند. ویژگی مشترک همه این دستگاهها ثبت هندسی اشیا فیزیکی با هزاران یا میلیون ها نقطه می باشد.

دلیل استفاده از نرم افزار سه بعدی چیست؟

از آنجا که اسکنرها مقدار زیادی داده را جمع آوری و ثبت می کنند، شما به نرم افزارهای مهندسی معکوس جهت پردازش خروجی که قابل شناسایی برای نرم افزارهای دیگر باشد نیاز دارید. از جمله نرم افزارهای مهندسی معکوس Geomagic® Design X، Geomagic SOLIDWORKS، Geomagic Wrap می باشند. براساس اینکه شما از داده های اسکن چه استفاده ا ی خواهید کرد نرم افزار مهندسی معکوس کارهای زیادی را می تواند روی داده انجام دهد. متداولترین کاربردهای اسکن سه بعدی در مهندسی معکوس، کنترل کیفیت، ثبت یا بایگانی دیجیتالی مدل یا چاپ سه بعدی می باشد. از نرم افزار های مخصوص جهت استفاده از پتانسیل اسکن سه بعدی می توان به Geomagic reverse-engineering برای مهندسی معکوس، Geomagic Control X™ inspection برای کنترل کیفیت  و metrology software اشاره کرد.

اسکنر سه بعدی چگونه کار می کند؟

روش های مختلفی برای اسکن سه بعدی وجود دارد که براساس اصول مختلف تصویربرداری می باشند. بعضی از فناوری ها برای اسکن با برد کوتاه ایده آل هستند و برخی دیکر برای اسکن با برد متوسط و برخی برای برد بلند بهتر می باشند.

اسکنر های سه بعدی با برد کوتاه

اسکنرهای سه بعدی با فاصله کانونی کمتر از یک مترشامل اسکنر سه بعدی لیزری (laser triangulation) و اسکنر سه بعدی نوری (structured light) می باشند.

اسکنر سه بعدی لیزری (Laser Triangulation 3D Scanners)

اسکنرهای لیزری از یک خط لیزر یا یک نقطه لیزر تکی برای اسکن روی یک شی فیزیکی استفاده می کنند. یک سنسور، نور لیزری که از شی منعکس شده است را برمی دارد و سیستم با گوشه سازی ، فاصله جسم تا اسکنر را محاسبه می کند.

فاصله بین منبع لیزر و سنسور و زاویه بین لیزر و سنسور کاملا مشخص است. وقتی نور لیزر از شی اسکن شده بازتاب می شود.سیستم می تواند زاویه ای که از سنسور برمیگردد و بنابراین فاصله منبع لیزر از سطح شی را تشخیص دهد.

اسکنر سه بعدی نوری (Structured Light (White or Blue Light) 3D Scanners)

اسکنر سه بعدی نوری از ساختار مثلثی استفاده می کند. این سیستم به جای اینکه به نور لیرز نگاه کند یکسری الگوهای خطی را روی شی قرار می دهد و با تخمین زدن لبه های هر خط در الگو فاصله اسکنر تا سطح جسم را محاسبه می کند. اساساً ، به جای اینکه دوربین یک خط لیزر را ببیند ، لبه الگوی پیش بینی شده را می بیند و فاصله را به طور مشابه محاسبه می کند.

اسکنرهای سه بعدی با برد متوسط و بلند

اسکنرهای سه بعدی با فاصله کانونی یک یا چند متر شامل اسکنرهای سه بعدی مبتنی بر پالس لیزری و تغییر فاز لیزری هستند.

اسکنر سه بعدی مبتنی بر پالس لیزری (Laser Pulse-Based 3D Scanners )

اسکنرهای مبتنی بر پالس لیزری که به عنوان اسکنرهای زمان پرواز شناخته می شوند ، بر اساس یک مفهوم بسیار ساده ساخته می شوند : سرعت نور بسیار دقیق می باشد ، بنابراین اگر بدانیم چه مدت طول می کشد نور لیزر به جسم برسد و به سنسور منعکس شود، ما می دانیم که آن جسم در چه فاصله ای قرار دارد. این سیستم ها از مدارهایی با دقت پیک ثانیه برای اندازه گیری مدت زمانی که طول می کشد میلیون ها پالس لیزر به سنسور برگردند استفاده کرده و فاصله را محاسبه می کنند. با چرخاندن لیزر و سنسور (معمولاً توسط آینه) ، اسکنر می تواند تا ۳۶۰ درجه کامل از اطراف خود را اسکن کند.

اسکنرهای تغییر فاز لیزری نوع دیگری از فناوری اسکنر سه بعدی زمان پرواز هستند و از نظر مفهومی مانند سیستم های مبتنی بر پالس کار می کنند. علاوه بر پالس شدن لیزر ، این اسکنرها قدرت پرتوی لیزر را نیز تعدیل می کنند و اسکنر فاز لیزر ارسال شده را مقایسه کرده و سپس به سنسور بازمی گرداند. اندازه گیری تغییر فاز دقیق تر است.

منبع:  https://www.3dsystems.com/3d-scanner/scanner-guide