3D Scanner - Lahat tungkol sa

Ang tatlong-dimensional scanner ay isang 3D scanning at acquisition device
Ang tatlong-dimensional scanner ay isang 3D scanning at acquisition device

3D scanner

Ang tatlong-dimensional scanner ay isang device na sinusuri ang mga bagay o ang kanilang malapit na kapaligiran upang mangolekta ng tumpak na impormasyon tungkol sa hugis at marahil ang hitsura (kulay, texture) ng mga ito. Ang data kaya nakolekta ay maaaring gamitin upang bumuo ng tatlong-dimensional computer graphics (digital bagay) para sa iba't ibang layunin.


Ang mga device na ito ay malawak na ginagamit ng mga industriya ng libangan para sa mga pelikula o video game. 3D digital imahe ng scanned bagay ay ginagamit din para sa pang-industriya disenyo, prosthesis disenyo, reverse engineering, kalidad control (digital repository) o dokumentasyon ng mga bagay na kultural.

Ang mga walang kontak na iskaner ay maaaring isumite sa dalawang pangunahing kategorya, aktibo at walang kibong scanners. Sila mismo ay nahulog sa maraming subcategory ayon sa kanilang teknolohiya prinsipyo.
Ang scanner na ito ay magagamit upang i-scan ang mga gusali
Ang scanner na ito ay magagamit upang i-scan ang mga gusali

Time-of-flight scanner

Ang Lidar scanner ay maaaring gamitin upang i-scan ang mga gusali, geological formations, atbp. upang makabuo ng tatlong-dimensional modeling. Ang radius ay orientable sa paglipas ng isang napakalawak na pahalang : salamat sa pahalang na pag-ikot ng kanyang ulo, isang mirror direkta ito patayo. Ang laser beam ay ginagamit upang masukat ang distansya mula sa unang bagay pagputol ang tahilan.

Ang Lidar 3D scanner ay isang aktibong aparato na gumagamit ng laser beam upang i-probe ang paksa. Sa sentro ng ganitong uri ng scanner ay isang laser rangefinder upang kalkulahin ang distansya mula sa ibabaw ng object na pinag-aralan sa pamamagitan ng pagbilang ng oras na kinakailangan para sa paglalakbay ng pulso ng mga sumasalamin sa laser beam.

Dahil ang bilis ng liwanag - C - ay kilala, ang bumalik oras ay ginagawang posible upang matukoy ang distansya na nilakbay ng liwanag, na kung saan ay dalawang beses ang distansya sa pagitan ng scanner at ang ibabaw. Malinaw na ang katumpakan ng oras-ng-flight scanner ay depende sa katumpakan ng oras ng pagbabalik - T - , batid na 3.3 picoseconds ay humigit-kumulang sa oras na kinuha sa pamamagitan ng liwanag upang maglakbay ng isang millimeter.

Ang laser rangefinder ay tumukoy lamang ng isang punto sa isang pagkakataon sa direksyon na ito ay nakaturo sa. Para magawa ito, i-scan ng device ang buong larangan ng view nito sa pamamagitan ng punto at kailangang baguhin ang direksyon nito sa bawat sukat. Maaari itong baguhin sa pamamagitan ng pag-iikot ng device mismo o sa pamamagitan ng paggamit ng isang sistema ng umiikot na mga salamin. Ang huling pamamaraan ay karaniwang ginagamit dahil ang mga salamin ay mas magaan at maaaring baguhin ang direksyon nang mas mabilis.

Ang mga time-of-flight 3D scanners ay maaaring sukatin ang distansya mula 10,000 hanggang 100,000 puntos bawat segundo.
Ang scanner ay emits ng isang laser beam na, sa makipag-ugnay sa bagay, ay makikita bumalik sa laser scanner
Ang scanner ay emits ng isang laser beam na, sa makipag-ugnay sa bagay, ay makikita bumalik sa laser scanner

Phase shift scanner

Isa pang teknolohiya na ginagamit ng laser scanners upang masukat ang distansya ay phase shift pagsukat. Ang scanner ay emits ng isang laser beam na, sa makipag-ugnay sa bagay, ay makikita bumalik sa laser scanner. Ang emission wave ng laser ay nag-iiba depende sa supplier. Ang scanner mirror ay nagbabalik ang laser beam patayo sa parehong bagay. Ang vertical anggulo ay naka-encod sa parehong oras bilang distansya pagsukat.

Ang laser scanner rotates 360° sa kanyang sarili pahalang. Ang pahalang na anggulo ay kinakalkula nang sabay-sabay sa distansya. Ang distansya pati na rin ang vertical at pahalang na anggulo ay nagbibigay ng isang polar coordinate (δ, α, β) na kung saan ay convert sa Cartesian coordinate (x, y, z). Ang ilang mga laser scanners gamitin ang phase shift teknolohiya upang masukat ang distansya mula sa isang ibabaw. Ang mga proyekto ng device ay isang infrared laser beam na bumabalik sa reflection scanner. Kinakalkula nito ang distansya sa millimeter sa pamamagitan ng pagsusuri sa bahagi ng emitted radius at ang natanggap na radius.
Ang laser beam ng isang kilalang alon ay nakakalat sa pamamagitan ng isang laser source.

Ito ang "liwanag na emitted". Bahagi ng laser beam ay makikita mula sa target sa pinagmulan. Ito ay tinatawag na "ilaw". Ang bahagi ng "pagbabalik ng ilaw" na ito ay inihahambing sa liwanag na walang laman na kilala upang malaman ang "kasaysayan ng emitted light". Ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang peaks ay tinatawag na "phase shift". Ang bahagi shift na nakuha kaukulang 2π x ang oras ng flight x ang dalas ng modulasyon. Phase shift scanners ay karaniwang mas mabilis at mas tumpak kaysa sa oras ng flight 3D laser scanners, ngunit sila ay may isang mas maliit na hanay.
Ang tatsulok laser scanner ay isang aktibong scanner na gumagamit ng laser liwanag upang probe ang kapaligiran nito
Ang tatsulok laser scanner ay isang aktibong scanner na gumagamit ng laser liwanag upang probe ang kapaligiran nito

Iskaner ng tatsulok

Ang tatsulok na laser scanner ay isang aktibong scanner na gumagamit din ng laser light upang probe ang kapaligiran nito. Ito points sa paksa na may isang tahilan bilang para sa isa sa oras ng flight at gumagamit ng isang camera upang mahanap ang punto.
Depende sa distansya sa isang ibabaw, ang punto ay lilitaw sa ibang lokasyon sa larangan ng view ng device. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na tatsulok dahil ang laser point, camera, at laser emitter form ng isang tatsulok. Ang haba ng isang bahagi ng tatsulok, ang distansya sa pagitan ng camera at ng laser emitter ay kilala. Ang anggulo sa gilid ng laser emitter ay kilala rin.

Ang anggulo sa gilid ng camera ay maaaring tinutukoy sa pamamagitan ng pagtingin sa lokasyon ng laser point sa larangan ng view ng camera. Ang tatlong data na ito matukoy ang hugis at sukat ng tatsulok at bigyan ang posisyon ng laser point.
Sa karamihan ng mga kaso, isang laser strip, sa halip na isang tuldok, i-scan ang bagay upang pabilisin ang proseso ng pagkuha.


Sa isang conoscopic system ng isang laser beam ay proyekto papunta sa isang ibabaw
Sa isang conoscopic system ng isang laser beam ay proyekto papunta sa isang ibabaw

Konskopyo holography

Sa isang conoscopic system ng isang laser beam ay inaasahan papunta sa isang ibabaw, pagkatapos ay ang reflection sa pamamagitan ng parehong beam ay pumasa sa pamamagitan ng isang bifrefring kristal at ipinadala sa isang CD sensor.

Ang dalas ng pagkakaiba-iba pattern ay maaaring suriin at ginagawang posible na matukoy ang distansya mula sa ibabaw na ito. Ang pangunahing bentahe ng conoscopic holography ay collinearity, na ito ay upang sabihin na ang isang solong tahilan (biyahe) ay kinakailangan upang maisagawa ang sukat, na nagpapahintulot upang masukat ang halimbawa ng isang pinong butas na imposible sa pamamagitan ng tatsulok.
Manual laser scanners lumikha ng 3D mga imahe mula sa prinsipyo ng tatsulok
Manual laser scanners lumikha ng 3D mga imahe mula sa prinsipyo ng tatsulok

Manu-manong iskaner

Manual laser scanners lumikha ng 3D mga imahe mula sa prinsipyo ng tatsulok : isang laser point o linya ay naka-proyekto sa isang bagay gamit ang isang manu-manong aparato at isang sensor (karaniwang isang CD sensor o posisyon sensitibong aparato) panukala ang distansya mula sa ibabaw.


Ang mga posisyon ay nakatala na may kinalaman sa isang panloob na koordinadong sistema at ang scanner mismo sa paggalaw ng posisyon nito ay dapat sukatin.
Ang posisyon ay maaaring tinutukoy sa pamamagitan ng scanner gamit ang mga katangian reference points sa ibabaw na na-scan (karaniwang adhesive strips) o sa pamamagitan ng paggamit ng panlabas na paraan ng pagsubaybay.
Ang aparato na responsable para sa pagsubaybay na ito ay sa anyo ng isang coordinate pagsukat machine equipped na may isang nakabaon na camera (upang tukuyin ang orientation ng scanner) o sa na ng isang photogrammetry device gamit ang tatlo o higit pang mga camera na nagpapahintulot sa anim na antas ng kalayaan ng scanner.


Parehong mga pamamaraan ay madalas na gamitin ang infrared humantong inkorporada sa scanner na napansin ng camera (s) sa pamamagitan ng mga filter upang makita ang mga ito sa kabila ng ambient lighting.
Ang impormasyon ay kinokolekta ng isang computer at naitala bilang mga coordinates ng mga puntos na matatagpuan sa isang tatlong-dimensional space, gamit ang computer processing ang mga ito ay maaaring convert sa pamamagitan ng tatsulok sa isang canvas at pagkatapos ay sa isang computer modelo, kadalasan sa anyo ng NURBS ibabaw.
Laser handheld scanners ay maaaring pagsamahin ang data na ito na may nakikitang liwanag na natatanggap – na record texture at kulay – upang muling itayo (tingnan ang Reverse engineering) isang kumpletong 3D modeling ng modelo.
Istraktura ilaw 3D scanners proyekto ng isang ilaw pattern papunta sa paksa
Istraktura ilaw 3D scanners proyekto ng isang ilaw pattern papunta sa paksa

Istraktura ilaw scanner

Istruktura ilaw 3D scanners proyekto ng isang ilaw pattern papunta sa paksa at obserbahan ang kanyang depormasyon. Ang pattern ay maaaring isa- o dalawang-dimensional.

Kunin natin ang halimbawa ng isang linya bilang isang dimensiyonal na huwaran. Ito ay proyekto sa paksa gamit ang isang LCD o laser video projector. Isang camera bahagyang offset mula sa projector, itinatala ang posibleng depormasyon nito. Ang isang pamamaraan na katulad ng tatsulok ay ginagamit upang kalkulahin ang distansya, at samakatuwid ang posisyon ng mga puntos na kumakatawan dito. Ang pattern ay nag-scan ng field of view para irekord ang distansya ng impormasyon nang paisa-isa.

Kunin natin ang halimbawa ng huwaran sa anyo ng isang grid o strip. Ang camera ay ginagamit upang itala ang mga depormasyon at isang kumplikadong computer program ay ginagamit upang kalkulahin ang distansya ng mga puntos na bumubuo ng pattern na ito.
Ang pagiging kumplikado ay dahil sa ambiguity. Kumuha tayo ng isang grupo ng mga vertical stripe na walisan ang isang paksa pahalang. Sa pinakasimpleng kaso, ang pagsusuri ay batay sa palagay na ang pagkakasunud-sunod ng mga banda na nakikita mula kaliwa pakanan ay tumutugma sa na ng proyekto laser imahe, upang ang imahe ng kaliwang banda ay tunay na ang unang ng proyekto ng laser proyekto, ang susunod na pangalawa at iba pa.

Gayunman, sa kaso ng mga di-trial na target na may butas, occlusions, mabilis na malalim na pagbabago, gayunman, ang pagkakasunud-sunod ay hindi na kinakailangan verify dahil ang mga banda ay madalas na nakatago at maaaring kahit na lumitaw sa ibang pagkakasunud-sunod, na nagbibigay ng tumaas sa isang pagkakaiba-iba ng mga laser bands.

Ang partikular na problemang ito ay nalutas kamakailan ng isang teknolohikal na advance na tinatawag na Multistripe Laser Triangulation (MLT). Istruktura ilaw 3D scanning ay pa rin ng isang aktibong lugar ng pananaliksik na nagreresulta sa maraming lathalain bawat taon.

Ang malakas na punto ng istraktura ilaw 3D scanners ay bilis. Sa halip na mag-scan ng isang punto nang paisa-isa, i-scan nila ang buong field of view nang sabay-sabay. Nililimitahan o inaalis nito ang mga isyu ukol sa pagbaluktot na may kaugnayan sa kilusan. Umiiral na sistema ay kaya ng pag-scan ng paglipat ng mga bagay sa real time. Kamakailan, ang Song Zhang at Peisen Huang ng Stony Brook university ay bumuo ng isang on-the-fly scanner gamit ang isang digital fringe projection at isang phase-modulated pamamaraan (isa pang istruktura ilaw pamamaraan).
Ang sistemang ito ay kaya ng pagkuha, muling pagtatayo at pagbabawas ng mga detalye ng mga bagay na deform sa paglipas ng panahon (tulad ng pangmukha expression) sa isang rate ng 40 frame sa bawat segundo.
3D scanners na may modulated ilaw liwanag ang paksa gamit ang isang pagbabago ng liwanag
3D scanners na may modulated ilaw liwanag ang paksa gamit ang isang pagbabago ng liwanag

Modulated ilaw scanner

Light-modulated 3D scanners illuminate ang paksa gamit ang isang pagbabago ng liwanag. Karaniwan, ang liwanag pinagmumulan ay may siklo na ang pag-uugali ay naglalarawan ng isang sinusoidal pattern. Natukoy ng camera ang makikitang liwanag, sinusukat ang lawak ng pagkakaiba-iba nito at tinutukoy ang layo ng liwanag.
Ang modulated light ay nagbibigay-daan din sa scanner upang balewalain ang liwanag na pinagmumulan maliban sa isang laser, kaya na walang pagkakasala.
Passive non-contact 3D scanners ay batay sa pagtukoy ng mga sumasalamin sa ambient radiation
Passive non-contact 3D scanners ay batay sa pagtukoy ng mga sumasalamin sa ambient radiation

Contactless scanner - walang kontak

Non-contact scanners - walang anumang uri ng radiation, ay batay sa pagtukoy ng mga sumasalamin sa ambient radiation.

Karamihan sa mga scanners ng ganitong uri ng tiktik nakikita liwanag dahil ito ay agad na magagamit. Iba pang mga uri ng radiation, tulad ng infrared, ay maaari ding gamitin. Passive pamamaraan ay maaaring murang, dahil sa karamihan ng mga kaso hindi sila nangangailangan ng isang tiyak na aparato ng emission.
Stereoscopic 3D scanners gamitin ang dalawang video camera
Stereoscopic 3D scanners gamitin ang dalawang video camera

Stereoscopic scanners

Stereoscopic system karaniwang gamitin ang dalawang video camera, bahagyang spaced, nakaturo sa parehong tanawin. Sa pamamagitan ng pagsusuri ng bahagyang pagkakaiba sa pagitan ng mga imahe ng dalawang device, posibleng matukoy ang distansya mula sa bawat punto ng imahe. Ang pamamaraang ito ay batay sa pangitain ng tao stereoscopic.
Ang ganitong uri ng 3D scanners gamitin contours nilikha mula sa isang pagkakasunud-sunod ng mga larawan na kinuha sa paligid ng isang tatlong-dimensional bagay.
Ang ganitong uri ng 3D scanners gamitin contours nilikha mula sa isang pagkakasunud-sunod ng mga larawan na kinuha sa paligid ng isang tatlong-dimensional bagay.

Silhouette scanners

Ang ganitong uri ng 3D scanners gamitin contours nilikha mula sa isang pagkakasunud-sunod ng mga larawan na kinuha sa paligid ng isang tatlong-dimensional bagay sa harap ng isang contrasting background. Ang mga silhouettes na ito ay detatsed mula sa kanilang background at binuo sa isa't isa sa lugar ng axis ng pag-ikot ng camera upang bumuo ng isang "visual shell" pag-aapruba ng bagay. Gamit ang ganitong uri ng mga pamamaraan ang lahat ng uri ng kawalang-kabulukan ng bagay - tulad ng sa loob ng isang mangkok - ay hindi nakita.


Mga iskaner na humihiling ng tulong ng gumagamit
May iba pang mga pamamaraan, batay sa user-assisted pagtukoy at pagkakakilanlan ng mga katangian at hugis ng isang serye ng iba't ibang mga imahe ng isang bagay, na ginagawang posible na bumuo ng isang pag-aapruba nito. Ang ganitong uri ng mga pamamaraan ay kapaki-pakinabang para sa mabilis na paggawa ng pag-aapruba ng isang bagay na binubuo ng mga simpleng hugis tulad ng mga gusali. Iba't-ibang komersyal na software ay kaya ng ganitong tulad ng iModeller, D-Sculptor o RealViz-ImageModeler.

Ang ganitong uri ng 3D scanners ay batay sa mga prinsipyo ng photogrammetry. Sa isang paraan gumagamit sila ng metodolohiya na katulad ng sa panoramic photography, maliban na sa halip na kumuha ng mga imahe mula sa isang nakapirming punto upang kumuha ng panorama, isang serye ng mga imahe mula sa iba't ibang mga puntos ay kinuha mula sa isang nakapirming bagay upang matugunan ito.

Modeling ang data na nakolekta ng scanner
Point ulap na ginawa sa pamamagitan ng 3D scanners ay madalas na hindi kapaki-pakinabang bilang mga ito. Karamihan sa mga application ay hindi gumagamit ng mga ito nang direkta, ngunit sa halip ay gumamit ng 3D modeling. Ito ay nagsasangkot, halimbawa, bilang bahagi ng isang 3D polygonal modeling, pagtukoy at pagkonekta katabi puntos upang lumikha ng isang tuloy-tuloy na ibabaw. Ang isang malaking bilang ng mga algorithm ay magagamit para sa gawaing ito (hal. photomodeler, imagemodel).

Copyright © 2016-2022 instrumentic.info
contact@instrumentic.info

www.instrumentic.info
ito ay ad-free !