اسکن سه بعدی و انواع اسکنر سه بعدی

فناوری های اسکن سه بعدی اجازه خلق اشیاء سه بعدی را به ما می دهند. با استفاده از اسکن سه بعدی شما قادر به گرفتن یک کپی دیجیتالی از اجسام فیزیکی دنیای واقعی خواهید بود. برای نشان دادن میزان تاثیرگذاری فناوری اسکن سه بعدی، بازسازی جمجمه یک فرد که به شدت آسیب دیده است را تصور کنید که با استفاده از فناوری سی تی اسکن، تصویر برداری شده و برای قسمت آسیب دیده، یک قطعه طراحی و از جنس تیتانیوم پرینت سه بعدی گرفته شده است. یا این واقعیت که ما می توانیم میراث فرهنگی و هنری را دیجیتالی کنیم، و آن را نسبت به زمان و تاثیرات جنگ ایمن نگه داریم. در آینده، می توان جهان را طوری تصور کرد که در آن اساسا همه چیز دارای یک همتای دیجیتال است. دنیایی که در آن تفاوتی بین واقعیت فیزیکی و دیجیتالی وجود ندارد، جایی که واقعیت مجازی (VR) درست همانند هر چیز دیگری است. این موارد ممکن است در نگاه اول غیر معقول به نظر برسد.

در ادامه به بحث کاربردی خواهیم پرداخت. تقریبا می توان گفت که دو تکنیک اسکن سه بعدی برای استفاده در پرینت سه بعدی وجود دارد:

1. نورسنجی (فوتوگرامتری)
2. اسکن نوری

نورسنجی (فوتوگرامتری)

نورسنجی یا فوتوگرامتری ساده ترین راه برای شروع یک اسکن سه بعدی است. این روش بر اساس گرفتن تصاویر دو بعدی در اطراف یک شی از زوایای مختلف و اتصال آن ها به هم و تبدیل آن به یک تصویر سه بعدی با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر است. آخرین بخش کار یعنی تبدیل تصاویر دو بعدی به یک فایل سه بعدی، توسط نرم افزار انجام می شود. این بخش فقط نیاز به یک دوربین دارد و به این معنی است که شما هم می توانید این کار را همین الان انجام دهید حتی با گوشی های هوشمند خود!

گام بعدی این است که عکس های خود را با هم ترکیب کنید تا یک مش سه بعدی از جسم مورد نظر شما ایجاد شود. نرم افزار هایی مانند ۱۲۳D Catch  متعلق به شرکت معروف AutoDesk، نرم افزار Trimensional  و نرم افزار Trnio،  ابزار هایی عالی برای این کار هستند. این نرم افزارها تمام نقاط همپوشانی تصاویر را مطابقت داده و یک مدل سه بعدی ایجاد می کنند.

اسکن مبتنی بر نور

دو نوع رایج از اسکنر سه بعدی مبتنی بر نور برای اسکن سه بعدی استفاده شده اند: “نور ساختار یافته” و “اسکن لیزری”. اسکنرهای سه بعدی نور ساختار یافته، به منظور تصویربرداری، الگوهایی از نور را بر روی جسم می اندازند. بر اساس تغییرات الگوی نور، فرم قطعه را تعیین می کند و یک فایل مش سه بعدی یا یک ماکت دیجیتال ایجاد می کند.

اسکن سه بعدی لیزری از یک روش متفاوتی استفاده می کند. اسکن لیزری زاویه ای از لیزرهای منعکس را اندازه می گیرد که می تواند به مختصات سه بعدی یک شیء و به همین ترتیب به یک فایل مش سه بعدی تبدیل شود.

اکثر اسکنرهای سه بعدی موجود در بازار در حال حاضر از تکنولوژی اسکن لیزری استفاده می کنند. بعضی از آنها مثل Structure.io یا   iSense به سادگی یک لیزر و سنسور (فرستانده و گیرنده) هستند که می توانید بر روی گوشی هوشمند خود نصب نیز کنید. در حالی که اسکنر های سه بعدی دیگر از یک سکوی چرخشی کوچک استفاده می کنند تا شیء خود را روی آن قرار بدهند و در حالی که قطعه بر روی آن می چرخد آن را اسکن کنند. برای مثال، Makerbot digitizer به این صورت کار می کند.

تکنولوژی اسکن سه بعدی نقش بسیار مهمی در زمینه ی تولید و ساخت قالب دارد . این تکنولوژی در بخش های زیر بسیار کابردی میباشد :

1-      تعمیرات قالب

2-      چک و بازرسی قالب در شکل سه بعدی

3-      طراحی قالب

4-      ساختار اطلاعاتی قالب ها

1- تعمیرات انواع قالب  :

تولید انبوه قالب ها به طور معمول موجبات بروز فرسایش و خطاهایی میگردد. تولید کنندگان قالب میتوانند به واسطه استفاده از اسکنر های سه بعدی 3D ابعاد و اندازه قالب را به صورت عمومی بسنجند و اسکن سه بعدی را با نمونه طرح اصلی در CAD مقایسه نمایند. و بر این اساس میزان فرسایش و انحراف را بدست بیاورند. اسکن سه بعدی فرایند تعمیر قالب و کاهش ارور ها را در ساخت و روند تولید به شدت تسهیل و آسان می کند.

2- چک و بازرسی قالب در شکل سه بعدی :

اسکنر های سه بعدی برای کمک به تولیدکنندگان قالب ، امکان ارزیابی کیفی سریع در مرحله ی قالبسازی را فراهم نمایند.

3- طراحی قالب :

مدل CAD قالب میتواند به سرعت بوسیله ی اسکن سه بعدی انجام و مراحل اصلاح آن صورت پذیرد. اسکنر های سه بعدی از هر گونه اصلاحات ناخواسته و اجتناب پذیر جلوگیری نماید و فرایند های تولید را در کوتاهترین زمان ممکن با بیشترین بهره وری ارائه نماید.

4- ساختار اطلاعاتی قالب ها :

اطلاعات سه بعدی میتواند در بخش دیتابیس (database) بوسیله ی اسکنر سه بعدی ذخیره گردد. و این امر موجب افزایش بهره وری بیشتر در مدیریت اطلاعات تولیدی ، تحلیل داده ها ، نقشه کشی و ساخت مدارک و مستندات قالب و همچنین امکان انتقال اطلاعات و جستجوی آن را برای کاربران متعدد فراهم می آورد.