Гаджети

Розуміння технологій: як працюють 3D-сканери?

Розуміння технологій: як працюють 3D-сканери?

Технологія тривимірного сканування стає важливим аспектом інженерного проектування та моделювання, але як простий датчик може розробити точну 3D-модель?

3D-сканери можна використовувати для створення САПР моделей кімнат, деталей, компонентів і навіть людей. Для багатьох компаній 3D-сканери стали настільки ж важливими для їх бізнесу, як і їх інженерне програмне забезпечення. Будь-який пристрій із датчиком зображення або світла та деякими технологіями позиціонування можна використовувати як 3D-сканер.

Що роблять 3D-сканери?

Ці пристрої, часто телефони або планшети, по суті вимірюють об'єкти навколишнього світу за допомогою лазерів або зображень, щоб генерувати дуже щільні хмари точок або багатокутні сітки, які можуть бути перетворені у файл, сумісний з САПР. Теоретично це звучить просто - просто наведіть камеру чи датчик по кімнаті, і тривимірний файл буде сформовано - однак є причина, що ця технологія лише починає рости в галузі, тому давайте розберемося в технічних аспектах того, що робить це можливим.

Потужність обробки є ключовою для того, що робить можливим сучасні 3D-сканери. Протягом більшої частини сучасного технологічного століття ми мали можливість, а точніше, знання щодо створення 3D-сканерів. Проблема завжди полягала в тому, що об’єм оброблювальної потужності, необхідний для створення високоточних і щільних хмар точок фізичного світу, перевищував можливе.

ПОВ'ЯЗАНІ: 3D ДРУКОВАНІ ДАЛИ - НАСТУПНЕ ВЕЛИКЕ РЕЧОВЕ В ДОДАТКОВОМ ВИРОБНИЦТВІ

Останнім часом ми спостерігаємо більший розвиток цієї технології, оскільки тепер ви тримаєте всю технологію обробки прямо в кишені. В даний час існує багато мобільних програм, які можуть перетворити ваш пристрій на 3D-сканер; швидкий пошук у Google дасть багато ресурсів.

Для більш складних інженерних застосувань спеціалізовані машини, як правило, повинні використовувати лазери та точне глобальне позиціонування. У рамках цих тонкощів існують різні типи 3D-сканерів для різних застосувань: короткого, середнього та великого діапазону.

Технологія лазерного сканування короткого діапазону

Лазерні сканери короткого діапазону зазвичай охоплюють глибину різкості менше одного метра. Зазвичай вони використовують системи лазерної тріангуляції, що включають джерело та датчик. Іншими словами, джерело розміщується у відомому місці, а датчик - в іншому відомому місці. Потім джерело знімає лазер на об'єкт, що спостерігається, і датчик отримує світло у відомій точці.

Використовуючи просту геометрію, можна створити точку в 3D-решітці. Повторіть цей процес, і можна сформувати складну хмару точок. Інша лазерна система короткого діапазону, яка використовує тріангуляцію, відома як структурований сканер світла. Замість того, щоб знімати один об'єкт за іншим в об'єкт і спостерігати за місцем відбиття, ці сканери використовують ряд лінійних світлових схем для розробки карти об'єкта. Спостерігаючи, як лінійні шляхи світла відхиляються навколо об'єкта, програмне забезпечення може триангулювати сканування хмари точок.

Лазерне сканування середнього та далекого діапазону

Системи сканування середнього та далекого діапазону потребують дещо іншої технології лазерного зображення, щоб функціонувати. Зазвичай вони використовують систему на основі лазерного імпульсу, відому як сканери часу прольоту. У цих системах використовуються дуже точні вимірювальні системи, щоб реєструвати час польоту лазера, щоб потрапити на предмет і повернутися до пікосекунди.

ПОВ'ЯЗАНО: НОВА ПЛАТФОРМА ДРУКУ ДЛЯ ПЕЧАТИ МЕТАЛІВ МОЖНА РЕВОЛЮЦІЮВАТИ АВТОМОБІЛЬНУ ПРОМИСЛОВІСТЬ

Завдяки використанню 360˚ обертових дзеркал, ці системи можуть швидко і легко розробляти високоточні моделі об’єкта. Ще один незначний варіант цих систем польоту використовує технологію фазового зсуву. Не заглиблюючись у занадто дрібну фізику, ці системи модулюють потужність та амплітуду лазерної хвилі та контролюють зміну фази для розробки більш точних 3D-сканів.

Лазерні сканери, швидше за все, завжди будуть точнішими, ніж сканери датчиків зображення, які зараз доступні на мобільних платформах. Однак для багатьох додатків, таких як зйомка будівель та архітектурне моделювання, ці датчики зображення можуть виконати завдання сканування з необхідним ступенем точності.

3D-сканування в будівництві

Технології 3D-сканування також виявляються корисними поза простою розробкою продукту. Насправді багато в чому тривимірне сканування в будівельних програмах висунулося на перше місце серед випадків використання цієї нової технології.

3D-вимірювання в існуючих будівлях можуть забезпечити дуже точні хмари точок для планування та будівництва. Наприклад, якщо вам потрібно було спроектувати систему повітропроводів у всій існуючій будівлі, 3D-сканування будівлі дозволить вам легко спроектувати цю систему в САПР. Старою альтернативою було б перебирати креслення або йти на сайт і вимірювати фактичні розміри.

Генеральні підрядники можуть також використовувати лазерне сканування, щоб переконатися, що остаточний проект будівництва з високою точністю відповідає початковим планам. Здійснюючи сканування завершеної будівлі, на результуючу модель можна легко перехрестити посилання з початковим дизайном САПР.

Ключова метрика, на яку слід звернути увагу, полягає в тому, що 3D-сканування можна проводити на різних етапах будівельного проекту. Грубо 15% кожного будівельного проекту переробляється те, що було побудовано неправильно. Це може когось здивувати, але це досить типово, враховуючи величезний обсяг цих проектів.

3D-сканування протягом усього процесу дозволяє генеральним підрядникам перевіряти точність будівництва на етапі будівництва, грубо запобігаючи цьому 1 до 3% процесу переробки.

ПОВ'ЯЗАНІ: ПЕРШІ ЗОБРАЖЕННЯ ЛЮДИНИ ПЕРШИМ СВІТОМ СКАНЕРОМ ТІЛА ВІДЕ ТУТ

Хоча це може здатися несуттєвим, ці цифри стосуються загального завдання на будівництво. Так, 1 до 3% багатомільйонного будівельного проекту - це значна сума грошей - це робить лазерне сканування та пов'язані з цим витрати швидко вартими.

Інтегрований із програмним забезпеченням для моделювання, 3D-сканування може розробляти імітаційні моделі фактичного компонента, а не САПР. Оскільки ці технології сканування продовжуватимуть розвиватися, ми, швидше за все, побачимо їхню більш глибоку інтеграцію в інженерні операції, можливо, сприяючи використанню технологій IoT та зворотного зв’язку в реальному часі.


Перегляньте відео: 3д-печать: Акустическая 6-ти струнная гитара (Грудень 2021).