Бұл құрылғыларды ойын-сауық салалары фильмдер немесе бейнеойындар үшін кеңінен қолданады. Сканерленген объектілердің 3D сандық бейнелері өнеркәсіптік жобалау, протездік жобалау, кері машина жасау, сапаны бақылау (сандық қойма) немесе мәдениет объектілерін құжаттамалау үшін де қолданылады.

Байланыссыз сканерлер негізгі екі санатқа, белсенді және пассивті сканерлерге бөлінуі мүмкін. Олар өздерінің технологиялық принципі бойынша көптеген кіші кеспеағаштарға түседі.

Лидар сканерін ғимараттарды, геологиялық түзілімдерді, т.б. сканерлеу үшін үш өлшемді модельдеу үшін пайдалануға болады. Оның радиусы өте кең көкжиек үстінде бағдарланған : оның басының көлденең айналуының арқасында айна оны тігінен бағыттайды. Лазерлік сәуле сәулені кесетін бірінші объектіден арақашықтықты өлшеу үшін қолданылады.

Lidar 3D сканері — затты зондтайтын лазерлік сәулені пайдаланатын белсенді құрылғы. Сканердің бұл түрінің негізінде шағылысқан лазерлік сәуле импульсінің екі жаққа жүруіне қажетті уақытты есептеу арқылы зерттелетін объектінің бетінен арақашықтықты есептеуге арналған лазерлік диапазон өлшегіш орналасқан.

Жарықтың жылдамдығы - С - белгілі болғандықтан, қайтып оралу уақыты жарықпен жүретін қашықтықты анықтауға мүмкіндік береді, бұл сканер мен беттің ара қашықтығынан екі есе көп. Әрине, ұшу уақытының дәлдігі 3,3 пикосекундтың шамамен миллиметр жол жүру үшін жарықпен қабылданатын уақыт екенін біле тұра, қайтарым уақытын өлшеу дәлдігіне - Т - байланысты.

Лазерлік диапазонды өлшегіш бір уақытта ол көрсеткен бағытта бір нүктені ғана анықтайды. Ол үшін құрылғы өзінің барлық көру өрісін нүкте бойынша сканерлеп, әрбір өлшеу арқылы өзінің көру бағытын өзгертуі тиіс. Оны құрылғының өзін айналдыру арқылы немесе айналатын айналар жүйесін пайдалану арқылы өзгертуге болады. Соңғы әдіс жиі қолданылады, себебі айналар жеңілірек және бағытын үлкен дәлдікпен тезірек өзгерте алады.

Ұшу уақыты 3D-сканерлер секундына 10 000-нан 100 000 баллға дейінгі қашықтықты өлшей алады.

Арақашықтықты өлшеу үшін лазерлік сканерлер қолданатын тағы бір технология фазалық ауысымды өлшеу болып табылады. Сканер лазерлік сәуле бөледі, ол объектімен байланыста лазерлік сканерге қайта шағылысады. Лазердің шығарынды толқынының ұзындығы жеткізушіге байланысты өзгеріп отырады. Сканер айнасы лазерлік сәулені тігінен сол объектіге қайтарады. Тік бұрыш қашықтықты өлшеумен бір мезгілде кодталады.

Лазерлік сканер өзіне көлденеңінен 360° айналады. Көлденең бұрыш қашықтықты өлшеумен бір мезгілде есептеледі. Арақашықтық, сондай-ақ тік және көлденең бұрыш картезиан координатасына (x, y, z) түрленетін полярлық координатты (δ, α, β) береді. Кейбір лазерлік сканерлер беттен қашықтығын өлшеу үшін фазалық ауысымды өлшеу технологиясын қолданады. Құрылғы шағылысу сканеріне қайта оралатын инфрақызыл лазерлік сәулені жобалап отырады. Ол сәуле шығаратын радиус пен алынған радиус арасындағы фазалық ауыс-түйісті талдау арқылы миллиметрге дейінгі қашықтықты есептейді.
Белгілі сине толқынының лазерлік сәулесі лазерлік көзге шашырайды.

Бұл «жарықтың шығарындысы». Лазерлік сәуленің бір бөлігі нысанадан көзге шағылысады. Мұны «қайтар жарық» деп атайды. Бұл «қайтарым жарықтың» фазасы «сәуле шығаратын жарықтың тарихын» анықтау үшін белгілі сәуле шығаратын жарықтың фазасымен салыстырылады. Екі шыңның арасындағы айырмашылық «фазалық ауыс-түйіс» деп аталады. Алынған фазалық ауыс-түйіс 2π х ұшу уақыты х модуляция жиілігіне сәйкес келеді. Фазалық ауыс-түйіс сканерлері, әдетте, ұшу уақыты 3D лазерлік сканерлерге қарағанда жылдамырақ және дәлірек, бірақ олардың диапазоны аз.

Триангуляциялық лазерлік сканер - оның ортасын зондтау үшін лазерлік жарықты да пайдаланатын белсенді сканер. Ол сәулесі бар субъектіні ұшу уақытындағыдай көрсетеді және нүктені тауып алу үшін камераны пайдаланады.
Бетке дейінгі қашықтыққа байланысты нүкте құрылғының көрініс өрісінде басқа жерде пайда болады. Бұл техника үшбұрыш деп аталады, себебі лазерлік нүкте, камера, лазерлік эмиттер үшбұрыш түзеді. Үшбұрыштың бір жағының ұзындығы, камера мен лазерлік эмиттер арасындағы арақашықтық белгілі. Лазерлік шығарындының бүйіріндегі бұрышы да белгілі.

Камера жағындағы бұрышты камераның көру өрісіндегі лазерлік нүктенің орналасуына қарап анықтауға болады. Бұл үш деректер үшбұрыштың пішіні мен өлшемдерін анықтап, лазерлік нүктенің қалпын береді.
Көп жағдайда нүктеден гөрі лазерлік жолақ сатып алу процесін жылдамдату үшін объектіні сканерлеумен айналысады.

Коноскопиялық жүйеде лазерлік сәуле бетке проекцияланады, содан кейін сол сәуле арқылы шағылысу бір сәулелі кристалл арқылы өтіп, CDD датчигіне жіберіледі.

Дифракция заңдылықтарының жиілігін талдап, осы беттен арақашықтықты анықтауға мүмкіндік береді. Коноскопиялық голографияның негізгі артықшылығы — коллинеарлылық, яғни өлшеуді орындау үшін бір сәуле (екі жаққа сапар) қажет деп айту, мысалы, үшбұрыш арқылы мүмкін болмайтын майда бұрғыланған тесіктің тереңдігін өлшеуге мүмкіндік береді.

Қолмен лазерлік сканерлер үшбұрыш принципінен 3D-суреттер жасайды : лазерлік нүкте немесе сызық қол құрылғысының көмегімен объектіге проекцияланады және датчик (әдетте CDD датчигі немесе позицияға сезімтал құрылғы) жер бетінен қашықтығын өлшейді.


Позициялар координаттардың ішкі жүйесіне қатысты жазылады және сканердің өзі қозғалыста болған жағдайда кейін оның жағдайы өлшенуі тиіс.
Сканердің жағдайын сканерленетін бетке тән сілтеме нүктелерін (әдетте желім шағылыстырғыш жолақтар) пайдалана отырып немесе сыртқы бақылау әдісін қолдану арқылы анықтауға болады.
Осы бақылауға жауапты құрылғы ендірілген камерамен (сканердің бағдарын анықтау үшін) жабдықталған координатты өлшеу машинасы немесе сканердің алты еркіндік дәрежесіне мүмкіндік беретін үш және одан да көп камераны пайдалана отырып фотограмметриялық құрылғы түрінде болады.


Екі әдіс те, әдетте, қоршаған ортаның жарығына қарамастан оларды көру үшін сүзгілер арқылы камера (лар) арқылы қабылдайтын сканерге қосылған инфрақызыл жарық диодтарын пайдаланады.
Ақпарат компьютермен жиналады және үш өлшемді кеңістікте орналасқан нүктелердің координаттары ретінде жазылады, компьютерлік өңдеуді пайдалана отырып, бұларды триангуляция арқылы кенепке, содан кейін компьютерлік модельге, көбінесе НҰРБС беттері түрінде түрлендіруге болады.
Лазерлік қалта сканерлері бұл деректерді пассивті көрінетін жарық қабылдағыштармен біріктіре алады, олар текстуралар мен түстерді жазады , модельдің толық 3D моделін қайта құру үшін (Reverse Engineering бөлімін қараңыз).

Құрылымдалған жарық 3D-сканерлер затқа жарық шаблонын жобалап, оның деформациясын сақтайды. Әшекей бір немесе екі өлшемді болуы мүмкін.

Сызықты бір өлшемді үлгі ретінде мысалға келтірейік. Ол тақырып бойынша LCD немесе лазерлік бейне проектордың көмегімен проекцияланады. Фотоаппарат проектордан аздап өтеледі, оның мүмкін болатын деформациясын жазады. Арақашықтықты, демек, оны білдіретін нүктелердің орнын есептеу үшін триангуляцияға ұқсас техника қолданылады. Үлгі қашықтықтағы ақпаратты бір уақытта бір таспаға жазу үшін көрініс өрісін сканерлейді.

Енді тор немесе жолақ түріндегі үлгіні мысалға келтірейік. Деформацияларды жазу үшін камера қолданылады және осы үлгіні құрайтын нүктелердің арақашықтығын есептеу үшін күрделі компьютерлік бағдарлама қолданылады.
Күрделілік екіұштылыққа байланысты. Затты көлденеңінен сыпырып алатын тік жолақтар тобын алайық. Ең қарапайым жағдайда талдау солдан оңға қарай көрінетін жолақтар тізбегі проекцияланған лазерлік кескінге сәйкес келеді деген презумпцияға негізделеді, осылайша сол жақ жолақтың бейнесі шын мәнінде лазерлік проекцияның біріншісі, келесісі екіншісі және т.б. болып табылады.

Тесіктері, окклюзиялары, тереңдігі тез өзгеретін тривиальды емес нысаналар болған жағдайда, алайда тәртіп енді міндетті түрде тексерілмейді, себебі жолақтар жиі жасырын болады және тіпті лазерлік жолақтардың түсініксіздігін тудыра отырып, басқа ретпен пайда болуы мүмкін.

Бұл нақты мәселе соңғы кездері Multistripe Laser Triangulation (MLT) деп аталатын технологиялық алға жылжу арқылы шешілді. Құрылымдалған жарық 3D-сканерлеу әлі күнге дейін зерттеулердің белсенді саласы болып табылады, соның нәтижесінде жыл сайын көптеген басылымдар жарияланады.

Құрылымдалған жарық 3D сканерлерінің күшті нүктесі оның жылдамдығы болып табылады. Бір уақытта бір нүктені сканерлеудің орнына, олар бірден бүкіл көру өрісін сканерлеп береді. Бұл қозғалысқа байланысты бұрмалаушылық мәселелерін шектейді немесе жойады. Қолданыстағы жүйелер нақты уақыт режимінде қозғалатын объектілерді сканерлеуге қабілетті. Жақында Стони Брук университетінің Сонг Чжан мен Пейзен Хуан сандық маргиналдық проекцияны және фазалық-модуляцияланған техниканы (жарықтың басқа құрылымдалған әдісі) пайдалана отырып, ұшатын сканерді жасап шығарды.
Бұл жүйе уақыт өте келе деформацияланған объектілердің бөлшектерін (мысалы, мойын өрнегі сияқты) секундына 40 кадр есебінен түсіруге, қайта құруға және қайта шығаруға қабілетті.

Жарық модуляцияланған 3D-сканерлер өзгермелі жарықты пайдалана отырып, затты жарықтандырып отырады. Әдетте жарық көзінде амплитудасы синусоидалдық әшекейді сипаттайтын цикл болады. Камера шағылысқан жарықты анықтайды, оның вариация дәрежесін өлшейді және жарықтың жүріп өткен қашықтығын анықтайды.
Модуляцияланған жарық сондай-ақ сканерге кедергі болмайтындай лазерден басқа жарық көзін елемеуге мүмкіндік береді.

Жанаспайтын сканерлер - сәулеленудің қандай да бір түрін шығармайтын пассивті, қоршаған ортаның шағылысқан сәулеленуін анықтауға негізделген.

Бұл түрдегі сканерлердің көпшілігі бірден қол жетімді болғандықтан көрінетін жарықты анықтайды. Сондай-ақ сәулеленудің инфрақызыл сияқты басқа да түрлері қолданылуы мүмкін. Пассивті әдістер арзан болуы мүмкін, себебі көп жағдайда олар нақты эмиссиялық құрылғыны қажет етпейді.

Стереоскопиялық жүйелерде әдетте бір көрініске нұсқай отырып, біршама кеңістігі бар екі бейнекамера пайдаланылады. Екі құрылғының суреттері арасындағы аздап айырмашылықтарды талдай отырып, кескіннің әр нүктесінен арақашықтықты анықтауға болады. Бұл әдіс адамның стереоскопиялық көруіне негізделген5.

3D сканерлердің бұл түрлерінде қарама-қарсы фонның алдында үш өлшемді объектінің айналасына түсірілген фотосуреттер тізбегінен жасалған контурлар қолданылады. Бұл силуэттер олардың фонынан ажыратылады және объектінің жақындауын «көру қабығын» қалыптастыру үшін камераның айналу осінің орнында бір-бірімен құрастырылады. Техниканың бұл түрі кезінде объектінің барлық ойықтары , мысалы, тостағанның ішкі жағы анықталмайды.


Пайдаланушы көмегін сұраған сканерлер
Пайдаланушының көмегiмен объектiнiң әр түрлi бейнелерiнiң сипаттамалары мен пішіндерiн анықтауға және анықтауға негiзделген, оның жақындауын құруға мүмкiндiк беретiн басқа да әдiстер бар. Техниканың бұл түрі ғимараттар сияқты қарапайым пішіндерден құралған объектіні жақындатуды тез жасауға пайдалы. Бұған iModeller, D-Sculptor немесе RealViz-ImageModeller сияқты түрлі коммерциялық бағдарламалық жасақтама қабілетті.

3D сканерлердің бұл түрлері фотограмметрия принциптеріне негізделген. Олар панорама алу үшін бекітілген нүктеден суреттерді алудың орнына оны көбейту мақсатында бекітілген объектіден әр түрлі нүктелерден түсірілген суреттер топтамасын қоспағанда, панорамалық фотографияға ұқсас әдіснаманы қолданады.

Сканермен жиналған деректерді модельдеу
3D сканерлер шығаратын нүктелі бұлттар көбінесе бұрынғыдай пайдалануға жарамсыз. Көптеген қолданбалар оларды тікелей пайдаланбайды, бірақ оның орнына 3D модельдеуді пайдаланады. Бұл, мысалы, үздіксіз бет жасау мақсатында 3D көпбұрышты модельдеу, іргелес нүктелерді анықтау және қосу шеңберінде болжанады. Бұл жұмыс үшін көптеген алгоритмдер бар (мысалы, фотомоделер, кескіндеме).