Priručnik za 3D skenere: koje su njihove prednosti i nedostaci?
Tehnologija o kojoj smo prije samo nekoliko godina mogli čitati samo u SF knjigama danas je postala uobičajeni dio u našim životima. Tako 3D skeniranje ima nezamjenjivo mjesto u arheologiji i medicini, ali i u razvoju videoigara ili mapiranja terena. Čak i svoj pametni telefon možemo koristiti kao 3D skener. Više informacije o tome pronaći ćete u ovome članku.
3D skeniranje je pretvaranje trodimenzionalnog objekta u digitalni model. Digitalno skenirani model služi kao predložak za trodimenzionalni ispis, koristi se za kontrolu kvalitete (npr. u industrijskoj proizvodnji) ili za digitalno arhiviranje (npr. povijesne skulpture ili objekti).
Osim toga, 3D skeniranje koristi se i za potrebe zabavne industrije (animacija, digitalizacija objekata u virtualnu stvarnost) i u geodeziji. U medicini se koristi npr. za modeliranje dijelova čeljusti ili zglobova.
Kako funkcionira 3D skeniranje?
3D skener funkcionira na temelju dvaju osnovnih principa. Kod prvog principa leća kamere snima svjetlost reflektiranu od objekta (beskontaktni skeneri), a kod drugog principa informacije o objektu dobivaju se od sonde koja prelazi površinom predmeta (kontaktni skeneri). Prikupljeni podaci zatim se pretvaraju u digitalni model u posebnom softveru.
Raspon predmeta koje 3D skener može skenirati je velik: od malih predmeta (kovanice) do velikih objekata poput automobila, zgrada pa čak i površine zemlje ili morskog dna.
Kontaktni skeneri
Kod kontaktnih skenera predmet je čvrsto pričvršćen za postolje. Za samo skeniranje odgovorna je sonda u obliku kugle osjetljiva na tlak, a njenu poziciju skener određuje pomoću tehnike CCM (Coordinate Measuring Machine).
Kontaktni skeneri mogu biti:
- pričvršćeni za mehaničku ruku koju pomiče osoba (koristi se npr. u animacijskim studijima),
- dio robotske ruke (za automatizirane i ponavljajuće procese u industrijskoj proizvodnji),
- ručni(za teren).
Praktična demonstracija robotskog kontaktnog skenera i skeniranog objekta pri okretanju
Velika prednost kontaktnih skenera u odnosu na tradicionalne optičke tehnologije je jednostavno skeniranje prozirnih i sjajnih objekata. Kontaktno skeniranje također se koristi na opasnim mjestima (npr. sa otrovnim kemikalijama) ili na mjestima s lošom vidljivošću.
Nedostatak kontaktnih skenera je očit – njima je teško skenirati velike (i udaljene) objekte.
Optički skeneri
Optički skeneri imaju dobar omjer cijene i kvalitete skeniranja. Nisu skupi kao laserski ili kontaktni skeneri, no zato nisu ni toliko precizni. Kod skeniranja koriste prirodno reflektirano svjetlo, a u osnovi funkcioniraju na isti način kao kamera ili ljudske oči.
Za skeniranje optičkim (i laserskim) skenerom, mora postojati prazan prostor između leće i skeniranog objekta, slično kao i kod fotografiranja.
Najjednostavniji optički skeneri imaju jednu leću. Za skeniranje metodom fotogrametrije možete koristiti i vlastiti smartphone. Skenirani objekt potrebno je fotografirati iz različitih kutova, a specijalna aplikacija pretvara fotografije u digitalni model. Zbog visokih zahtjeva za računalo, za obradu podataka potrebno je imati snažnu grafičku karticu.
Objašnjenje principa 3D skeniranja pomoću mobitela
Za grubi model potrebno je napraviti barem 20 fotografija. Pristojnu kvalitetu postići ćete i s 80 fotografija. Što više fotografija snimite, to će konačni model biti precizniji.
3D laserski skeneri
Laserskim skeniranjem možete dobiti iznimno precizne modele. Iz ovog razloga, 3D laserski skeneri koriste se u industriji gdje nadziru kvalitetu proizvodnje.
Laserski skeneri funkcioniraju na istom principu kao i optički senzori. Oni isto tako sastavljaju konačni model na temelju skenirane slike. Glavna razlika je u tome što laserski skeneri aktivno osvjetljavaju objekt zrakom lasera. Svjetlo reflektirano od površine objekta mjeri kamera velike brzine, a konačni model generira specijalizirana aplikacija.
Jeftiniji laserski skeneri koriste reflektorsko svjetlo, a nešto kvalitetniji uređaji oslanjaju se na laserski razmaku i daju preciznije rezultate.
Lasersko skeniranje ne ovisi o vanjskom osvjetljenju i u određenim uvjetima može raditi na udaljenosti od desetak kilometara. Jedan od takvih uređaja je LIDAR, tj. optički radar za skeniranje zgrada, terena ili morskog dna.
