Jak działają skanery 3D

Urządzenia zbierające informację przestrzenne są określane jako skanery 3d. Jest wiele różnych metod zbierania kształtów przestrzennych fizycznej części a więc i wiele typów skanerów 3D. Mamy doświadczenie w pracy ze skanerami różnego typu. Poniżej przedstawiamy zasady działania skanerów przestrzennych, które wykorzystujemy w swojej pracy.

Skaner 3D światła strukturalnego

Podstawą techniki jest projekcja znanej struktury światła (zazwyczaj białego) i użycie sensorów (zazwyczaj kamer CCD) do zebrania obrazu obiektu z liniami struktury projektowanej na niego. Do zbierania informacji 3D może być użyte wiele różnych struktur światła. Technika pomiaru wykorzystuje efekt zniekształcenia linii w postaci promienia światła oświetlającego powierzchnię przedmiotu. Przedmiot mierzony oświetlany jest rastrem o znanych parametrach (zestaw linii o znanej gęstości). Linie proste ulegają zniekształceniu adekwatnie do wielkości deformacji powierzchni mierzonego obiektu. Obraz oświetlonego przedmiotu, przechwytywany jest przez kamerę i analizowany w komputerze.

Zobacz informację na temat skanera 3D światła strukturalnego z którego korzystamy.

Fotogrametria

Fotogrametria jest technologią bazującą na standardowej fotografii i jest szczególnie przydatna do digitalizacji dużych obiektów. Zasadą fotogrametrii jest wykonywanie wielu obrazów obiektu i ręczne albo automatyczne wskazywanie wspólnych punktów na każdej fotografii. Punkty mogą być dodawane automatycznie lub ręcznie aby stworzyć trójwymiarowe pomiary żądanego elementu. Fotogrametria jest często używana razem z innymi technikami skanowania 3D do zapewnienia pomiarów całej powierzchni części i do utrzymania wąskiej tolerancji na dużych obszarach.

Laserowy skaner 3D

Laserowy skaner 3D można spotkać generalnie w trzech rodzajach – triangulacji laserowej, czasu odbicia, przesunięcia fazy. Te techniki skanowania laserowego są zazwyczaj używane niezależnie ale mogą być również używane w różnych kombinacjach do stworzenia bardziej uniwersalnych systemów skanowania.

Triangulacja laserowa
jest wykonywana przez projekcje linii lasera i następnie zebrania jego odbicia przez sensor umieszczony w znanym położeniu i odległości od źródła lasera. Wynikowy kąt odbicia jest interpretowany i dostarcza trójwymiarowy pomiar części.

Laserowy skaner czasu odbicia
Laserowy skaner emituje światło pulsacyjne które odbite jest od obiektu skanowanego. Rezultat odbicia jest wykrywany przez sensor, a czas pomiędzy emisją i detekcją dostarcza informacji o dystansie do skanowanego obiektu.

Skaner przesunięcia fazy
Skaner przesunięcia fazy jest podobny w działaniu do skanera czasu odbicia z tym że zastosowanie pomiaru fazy powoduję zwiększenie dokładności pomiaru. Skaner pracuje poprzez porównanie przesunięcia fazy odbitego światła laserowego i fazy laserowej wiązki referencyjnej.