Понимание технологий: как работают 3D-сканеры?

Инструменты для творчества/Flickr

Технология 3D-сканирования становится важным аспектом инженерного проектирования и моделирования, но как простой датчик может создать точную 3D-модель?

3D-сканеры может использоваться для создания CAD-моделей помещений, деталей, компонентов и даже людей. Для многих компаний 3D-сканеры стали столь же важными в их бизнесе, как и их инженерное программное обеспечение. В качестве 3D-сканера можно использовать любое устройство с датчиком изображения или освещенности и некоторыми технологиями позиционирования.

Что делают 3D-сканеры?

Эти устройства, часто телефоны или планшеты, по сути, измеряют объекты в окружающем мире с помощью лазеров или изображений для создания высокоплотных облаков точек или полигональных сеток, которые можно преобразовать в файл, совместимый с САПР. Теоретически это звучит просто — просто наведите камеру или датчик по комнате, и 3D-файл будет создан — однако есть причина, по которой эта технология только начинает развиваться в отрасли, поэтому давайте рассмотрим технические аспекты того, что делает это возможным.

Вычислительная мощность — ключ к тому, что делает возможными современные 3D-сканеры. На протяжении большей части современной технологической эпохи у нас была возможность или, скорее, знания для создания 3D-сканеров. Проблема всегда заключалась в том, что количество вычислительной мощности, необходимое для создания высокоточных и плотных облаков точек физического мира, превышало то, что было возможно.

СВЯЗАННЫЕ С НАПЕЧАТАННЫМИ ПЛАТАМИ СХЕМЫ 3D СЛЕДУЮЩАЯ ГЛУБИНА В ПРОИЗВОДСТВЕ ДОБАВОК

В последнее время мы наблюдаем более широкое распространение этой технологии, потому что теперь вы держите всю технологию обработки прямо в кармане. В настоящее время существует множество мобильных приложений, которые могут превратить ваше устройство в 3D-сканер; быстрый поиск в Google даст много ресурсов.

Для более сложных инженерных приложений обычно требуются специализированные машины для использования лазеров и точного глобального позиционирования. В рамках этих сложностей существуют разные типы 3D-сканеров для разных приложений: ближнего, среднего и дальнего действия.

Рекламировать

Лазер ближнего действия технология сканирования

Лазерные сканеры ближнего действия обычно имеют глубину резкости менее одного метра. Обычно они используют системы лазерной триангуляции, которые включают источник и датчик. Другими словами, источник размещается в известном месте, а датчик — в другом известном месте. Затем источник стреляет лазером в наблюдаемый объект, и датчик получает свет в известной точке.

Используя простую геометрию, можно создать точку в трехмерной решетке. Повторите этот процесс, и можно будет сгенерировать сложное облако точек. Другая лазерная система ближнего действия, использующая триангуляцию, известна как сканер структурированного света.. Вместо того, чтобы стрелять один лазер за другим по объекту и наблюдать за местом отражения, эти сканеры используют серию линейных световых паттернов для создания карты объекта. Наблюдая за тем, как линейные световые пути отклоняются вокруг объекта, программа может выполнить триангуляцию сканирования облака точек.

Реклама

Лазерное сканирование среднего и дальнего действия

Для работы систем сканирования среднего и дальнего действия требуются немного разные технологии формирования изображений. Обычно они используют систему на основе лазерных импульсов, известную как времяпролетные сканеры. В этих системах используются высокоточные измерительные системы для регистрации времени полета лазера до объекта и возврата с точностью до пикосекунды.

СВЯЗАННЫЕ С: НОВАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ HP МОЖЕТ РЕВОЛЮЦИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Благодаря использованию зеркал, вращающихся на 360˚, эти системы могут быстро и легко создавать высокоточные модели объекта. Другой небольшой вариант этих систем времени полета использует технологию фазового сдвига. Не вдаваясь в подробности физики, эти системы модулируют мощность и амплитуду лазерной волны и отслеживают изменение фазы для получения более точных 3D-сканирований.

Лазерные сканеры, вероятно, всегда будут более точными, чем сканеры с датчиками изображения, которые в настоящее время доступны на мобильных платформах. Однако для многих приложений, таких как съемка зданий и архитектурное моделирование, эти датчики изображения могут выполнять сканирование с необходимой степенью точности.

Реклама

3D-сканирование в строительстве

Технологии 3D-сканирования также оказались полезными вне простой разработки продукта. Фактически, во многих отношениях 3D-сканирование в строительных приложениях вышло на передний план среди вариантов использования этой новой технологии.

Трехмерные измерения в существующих зданиях могут обеспечить высокоточные облака точек для планирования и строительства. Например, если вам нужно спроектировать систему воздуховодов в существующем здании, 3D-сканирование здания позволит вам с легкостью спроектировать эту систему в САПР. Старая альтернатива заключалась в просеивании чертежей или выезде на объект и измерении фактических размеров.

Генеральные подрядчики также могут использовать лазерное сканирование, чтобы убедиться, что окончательный проект строительства соответствует первоначальным планам. с высокой степенью точности. Сделав сканирование завершенного здания, можно легко сопоставить полученную модель с исходным проектом САПР.

Реклама

Ключевым показателем, который следует здесь отметить, является то, что 3D-сканирование может выполняться на различных этапах строительного проекта. Примерно 15% каждого строительного проекта перерабатывают то, что было построено неправильно.. Это может кого-то удивить, но это довольно типично, учитывая огромный объем, который охватывают эти проекты.

3D-сканирование на протяжении всего процесса позволяет генеральным подрядчикам проверять точность строительства на этапе строительства, предотвращая примерно От 1 до 3% процесса переделки.

СВЯЗАННЫЕ С ДАННЫМИ: ПЕРВЫЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПЕРВЫМ В МИРЕ СКАНИРОВАНИЕМ ОБЩЕГО ТЕЛА НАХОДИТСЯ ЗДЕСЬ.

Хотя это может показаться несущественным, цифры относятся к общей задаче строительства. Итак, от 1 до 3% от многомиллионного строительного проекта — это значительная сумма денег, благодаря которой лазерное сканирование и связанные с этим затраты быстро окупаются.

Реклама

Интегрировано с программным обеспечением для моделирования , 3D-сканирование позволяет разрабатывать имитационные модели реального компонента, а не проект САПР. По мере того, как эти технологии сканирования продолжают развиваться, мы, вероятно, увидим их более глубокую интеграцию в инженерные операции, что, возможно, поможет использовать технологии Интернета вещей и обратную связь между измерениями в реальном времени.

Оцените статью
techsly.ru
Добавить комментарий