Hierdie toestelle word baie gebruik deur die vermaaklikheidsbedrywe vir flieks of videospeletjies. 3D digitale beelde van geskandeerde voorwerpe word ook gebruik vir industriële ontwerp, prostese ontwerp, omgekeerde ingenieurswese, gehaltebeheer (digitale bewaarplek) of vir die dokumentasie van kulturele voorwerpe.

Kontaklose skandeerders kan onderverdeel word in twee hoofkategorieë, aktiewe en passiewe skandeerders. Hulle val self in baie subkategorieë volgens hul tegnologiese beginsel.

Die Lidar-skandeerder kan gebruik word om geboue, geologiese formasies, ensovoorts te skandeer om driedimensionele modellering te produseer. Die radius is oosters oor 'n baie wye horison : te danke aan die horisontale rotasie van sy kop, 'n spieël rig dit vertikaal. Die laserstraal word gebruik om die afstand van die eerste voorwerp wat die balk sny, te meet.

Die 3D Lidar skandeerder is 'n aktiewe toestel wat 'n laserstraal gebruik om die onderwerp te ondersoek. In die hart van hierdie tipe skandeerder is 'n laser rangefinder om die afstand van die oppervlak van die voorwerp bestudeer bereken deur die tel van die tyd wat nodig is vir die ronde reis van die pols van die weerspieël laser balk.

Aangesien die spoed van lig - C - bekend is, maak die terugkeertyd dit moontlik om die afstand wat deur die lig gereis word, te bepaal, wat twee keer die afstand tussen die skandeerder en die oppervlak is. Dit is duidelik dat die akkuraatheid van die skandeerder teen die tyd van vlug hang af van die akkuraatheid van die meting van die terugkeer tyd - T -, wetende dat 3.3 picoseconds is ongeveer die tyd geneem deur die lig om 'n millimeter te reis.

Die laser rangefinder ontdek slegs een punt op 'n slag in die rigting waarin dit gewys. Om dit te doen, skandeer die toestel sy hele oogpuntpunt vir punt en moet sy rigting van die oogpunt met elke meting verander. Dit kan verander word deur die toestel self te draai of deur 'n stelsel van roterende spieëls te gebruik. Laasgenoemde metode is die mees algemeen gebruikte omdat spieëls ligter is en rigting vinniger met groter akkuraatheid kan verander.

3D-tyd-van-vlug skandeerders kan die afstand van 10,000 tot 100,000 punte per sekonde meet.

Nog 'n tegnologie wat deur laserskandeerders gebruik word om afstande te meet, is faseverskuiwingsmeting. Die skandeerder gee 'n laserstraal uit wat, op kontak met die voorwerp, weerspieël word terug na die laserskandeerder. Die uitstoot golflengte van die laser wissel na gelang van die verskaffer. Die skandeerder spieël gee die laserstraal vertikaal terug na dieselfde voorwerp. Die vertikale hoek word terselfdertyd as die afstandsmeting gekodeer.

Die laser skandeerder draai 360 ° op homself horisontaal. Die horisontale hoek word gelyktydig bereken met die afstandmeting. Die afstand sowel as die vertikale en horisontale hoek gee 'n poolkoördinaat (δ, α, β) wat omgeskakel word na karesiese koördinaat (x, y, z). Sommige laserskandeerders gebruik faseverskuiwingsmetingstegnologie om afstand van 'n oppervlak te meet. Die toestel projekteer 'n infrarooi laserstraal wat terugkeer na die refleksieskandeerder. Dit bereken die afstand na die naaste millimeter deur die faseverskuiwing tussen die uitgestraalde radius en die ontvangde radius te ontleed.
Die laserstraal van 'n bekende sine golf word versprei deur 'n laserbron.

Dit is die "uitgestraalde lig". Deel van die laserstraal word weerspieël van die teiken na die bron. Dit word "return light" genoem. Die fase van hierdie "terugkeer lig" word vergelyk met dié van die uitgestraalde lig wat bekend is om die "geskiedenis van die uitgestraalde lig" te bepaal. Die verskil tussen die twee pieke word faseverskuiwing genoem. Die fase verskuiwing verkry stem ooreen met 2π x die tyd van vlug x die modulasie frekwensie. Fase verskuiwing skandeerders is oor die algemeen vinniger en meer akkuraat as tyd-van-vlug 3D laser skandeerders, maar hulle het 'n kleiner reeks.

Die driehoekige laserskandeerder is 'n aktiewe skandeerder wat ook laserlig gebruik om sy omgewing te ondersoek. Hy wys na die onderwerp met 'n balk soos vir die een in die tyd van vlug en gebruik 'n kamera om die punt op te vind.
Afhangende van die afstand na 'n oppervlak, verskyn die punt op 'n ander plek in die oogveld van die toestel. Hierdie tegniek word driehoekigheid genoem omdat die laserpunt, kamera en laser-emitter 'n driehoek vorm. Die lengte van die een kant van die driehoek, die afstand tussen die kamera en die laser emitter is bekend. Die hoek van die kant van die laser emitter is ook bekend.

Die hoek van die kamera kant kan bepaal word deur te kyk na die ligging van die laser punt in die kamera se veld van die oog. Hierdie drie data bepaal die vorm en afmetings van die driehoek en gee die posisie van die laserpunt.
In die meeste gevalle, 'n laser strook, eerder as 'n dot, skanderings die voorwerp om die verkryging proses te bespoedig.

In 'n konoskopiese stelsel word 'n laserstraal op 'n oppervlak geprojekteer, dan gaan die weerkaatsing deur dieselfde balk deur 'n birefringente kristal en word na 'n CDD-sensor gestuur.

Die frekwensie van die diffraksie patrone kan ontleed word en kan die afstand van hierdie oppervlak te bepaal. Die grootste voordeel van konoskopiese holografie is kolineariteit, dit wil sê dat 'n enkele balk (rondreis) nodig is om die meting uit te voer, sodat dit kan meet byvoorbeeld die diepte van 'n fyn geboorde gat wat onmoontlik is deur driehoekigheid.

Handleiding laser skandeerders skep 3D beelde uit die beginsel van driehoekigheid : 'n laser punt of lyn word geprojekteer op 'n voorwerp met behulp van 'n handleiding toestel en 'n sensor (tipies 'n CDD sensor of posisie sensitiewe toestel) meet die afstand van die oppervlak.


Die posisies word aangeteken relatief tot 'n interne koördinaatstelsel en die skandeerder is self in beweging sy posisie moet dan gemeet word.
Die posisie kan bepaal word deur die skandeerder met behulp van kenmerkende landmerke op die oppervlak geskandeer (tipies gom reflektiewe stroke) of die gebruik van 'n eksterne dop metode.
Die toestel wat verantwoordelik is vir hierdie identifikasie is in die vorm van 'n driedimensionele meetmasjien toegerus met 'n ingebedde kamera (om die oriëntasie van die skandeerder te definieer) of in dié van 'n fotogrammetrie toestel met behulp van drie of meer kameras sodat die ses grade van vryheid van die skandeerder.


Beide tegnieke is geneig om infrarooi LED's opgeneem in die skandeerder wat beskou word deur die kamera (s) deur die filters te gebruik om hulle te sien ten spyte van die omringende beligting.
Die inligting word versamel deur 'n rekenaar en aangeteken as die koördinate van punte geleë in 'n driedimensionele ruimte, met behulp van rekenaar verwerking dit kan omskep word deur driehoekigheid in 'n doek en dan in 'n rekenaar model, meestal in die vorm van NURBS oppervlaktes.
Laser handheld skandeerders kan hierdie data kombineer met passiewe sigbare lig ontvangers - wat teksture en kleure opneem - om te rekonstrueer (sien Omgekeerde Ingenieurswese) 'n volledige 3D modellering van die model.

Gestruktureerde lig 3D-skandeerders projekteer 'n ligte patroon op die onderwerp en neem die vervorming daarvan waar. Die patroon kan een- of tweedimensioneel wees.

Oorweeg byvoorbeeld 'n lyn as 'n eendimensionele patroon. Dit word geprojekteer oor die onderwerp met behulp van 'n LCD of laser projektor. 'n Kamera wat effens van die projektor verreken word, teken sy moontlike vervorming aan. 'n Tegniek soortgelyk aan driehoekigheid word gebruik om die afstand te bereken, en dus die posisie van die punte wat dit verteenwoordig. Die patroon skandeer die gesigsveld om afstandinligting een band op 'n slag op te teken.

Kom ons neem nou die voorbeeld van 'n patroon in die vorm van 'n rooster of strook. 'n Kamera word gebruik om vervormings op te teken en 'n komplekse rekenaarprogram word gebruik om die afstande van die punte wat hierdie patroon saamkom, te bereken.
Die kompleksiteit is te danke aan dubbelsinnigheid. Oorweeg 'n groep vertikale bande horisontaal vee 'n onderwerp. In die eenvoudigste geval, die analise is gebaseer op die vermoede dat die volgorde van bands sigbaar van links na regs stem ooreen met dié van die geprojekteerde laser beeld, sodat die beeld van die linkerkantste band is inderdaad die eerste van die laser projeksie, die volgende is die tweede en so aan.

In die geval van nie-triviale teikens met gate, okklusies, vinnige diepte veranderinge, egter, die orde is nie meer noodwendig geverifieer omdat bands is dikwels weggesteek en kan selfs verskyn in 'n ander volgorde, gee aanleiding tot 'n dubbelsinnigheid van die laser bands.

Hierdie spesifieke probleem is onlangs opgelos deur 'n tegnologiese voorskot genaamd Multistripe Laser Driehoekigheid (MLT). Gestruktureerde lig 3D-skandering is steeds 'n aktiewe navorsingsgebied wat jaarliks tot talle publikasies aanleiding gee.

Die sterk punt van gestruktureerde lig 3D-skandeerders is die spoed daarvan. In plaas daarvan om een punt op 'n slag te skandeer, skandeer hulle die hele gesigsveld gelyktydig. Dit beperk of elimineer verdraaiingsprobleme wat met beweging verband hou. Bestaande stelsels is in staat om bewegende voorwerpe in reële tyd te skandeer. Onlangs, Song Zhang en Peisen Huang van Stony Brook Universiteit ontwikkel 'n on-the-fly skandeerder met behulp van 'n projeksie van 'n digitale byvoordele en 'n gemoduleerde fase tegniek (nog 'n gestruktureerde lig metode).
Hierdie stelsel is in staat om die besonderhede van voorwerpe wat met verloop van tyd vervorm (soos 'n gesigsuitdrukking) vas te vang, te rekonstrueer en te lewer teen 'n koers van 40 rame per sekonde.

Liggemoduleerde 3D-skandeerders verlig die onderwerp met 'n veranderende lig. Gewoonlik het die ligbron 'n siklus wie se amplitude 'n sinusoïdale patroon beskryf. 'N Kamera bespeur weerspieël lig, meet die omvang van sy variasie, en bepaal die afstand wat die lig gereis het.
Gemoduleerde lig laat die skandeerder ook toe om die ligbron anders as dié van 'n laser te ignoreer, sodat daar geen inmenging is nie.

Nie-kontak - passiewe skandeerders, wat nie van enige tipe bestraling oorgedra word nie, is gebaseer op die opsporing van weerspieël omringende bestraling.

Die meeste skandeerders van hierdie tipe bespeur sigbare lig omdat dit onmiddellik beskikbaar is. Ander soorte bestraling, soos infrarooi, kan ook gebruik word. Passiewe metodes kan goedkoop wees, aangesien hulle in die meerderheid gevalle nie 'n spesifieke oordragtoestel benodig nie.

Stereoskopiese stelsels gebruik gewoonlik twee videokameras, effens uitmekaar gespasieer en na dieselfde toneel gewys. Deur die effense verskille tussen die beelde van die twee toestelle te ontleed, is dit moontlik om die afstand van elke punt in die beeld te bepaal. Hierdie metode is gebaseer op menslike stereoskopiese visie5.

Hierdie tipe 3D-skandeerders gebruik die kontoere wat geskep is uit 'n reeks foto's wat rondom 'n driedimensionele voorwerp voor 'n kontrasterende agtergrond geneem is. Hierdie silhoeëtte is losgemaak van hul agtergrond en vergader aan mekaar op die plek van die as van rotasie van die kamera om 'n "visuele dop" 'n benadeling van die voorwerp te vorm. Met hierdie tipe tegnieke word allerhande koncavity van die voorwerp - soos die binnekant van 'n bak - nie opgespoor nie.


Skandeerders versoek gebruikersbystand
Daar is ander metodes, gebaseer op gebruikersgesteurde opsporing en identifisering van kenmerke en vorms van 'n reeks verskillende beelde van 'n voorwerp, wat dit moontlik maak om 'n benadeling daarvan op te rig. Hierdie tipe tegnieke is nuttig om vinnig 'n benadeling van 'n voorwerp te maak wat bestaan uit eenvoudige vorms soos geboue. Verskeie kommersiële sagteware is in staat om hierdie soos iModeller, D-Sculptor of RealViz-ImageModeler.

Hierdie tipe 3D-skandeerders is gebaseer op die beginsels van fotogrammetrie. Op 'n manier gebruik hulle 'n metodologie soortgelyk aan panoramiese fotografie, behalwe dat in plaas daarvan om beelde van 'n vaste punt te neem om 'n panorama te neem, 'n reeks beelde uit verskillende punte uit 'n vaste voorwerp geneem word om dit te herhaal.

Die modellering van die data wat deur die skandeerder ingesamel is
Die puntwolke wat deur 3D-skandeerders geproduseer word, is dikwels nie groot soos dit is nie. Die meeste toepassings gebruik dit nie direk nie, maar gebruik eerder 3D-modellering. Dit behels byvoorbeeld in die konteks van 3D-poligonale modellering, die bepaling en koppeling van aangrensende punte om 'n deurlopende oppervlak te skep. 'N Groot aantal algoritmes is beskikbaar vir hierdie werk (byvoorbeeld fotomodeller, beeldmodel).