3D 스캐닝 기술

3D 스캔 실제 객체 또는 환경을 분석하여 모양과 모양에 대한 데이터 (예 : 색상)에 대한 데이터를 수집하는 프로세스입니다. 수집 된 데이터는 디지털 3D 모델을 구축하는 데 사용될 수 있습니다.3D 스캐너는 각각 자체 제한을 가진 여러 가지 기술을 기반으로 할 수 있습니다. 장점과 비용. 여전히 디지털화 될 수있는 객체의 종류에 대한 제한이 여전히 존재합니다. 예를 들어, 광학은 어둡고 반짝이거나 반사적이거나 투명한 대상을 다루는 데 많은 어려움을 겪을 수 있습니다. 예를 들어 산업용 컴퓨터 단층 촬영, 구조화 된 조명 3D 스캐너 , LIDAR 및 비행 시간 3D 스캐너는 파괴적인 테스트없이 디지털 3D 모델을 구축하는 데 사용될 수 있습니다.수집 된 3D 데이터는 다양한 응용 프로그램에서 사용할 수 있습니다.이 장치는 엔터테인먼트 업계에서 가상 현실을 포함한 영화 및 비디오 게임을 만드는 데 널리 사용됩니다.이 기술의 다른 일반적인 응용 프로그램에는 증강 현실, 모션 캡처, 제스처 인식, 로봇 매핑, 로봇 매핑 산업 설계, 정형 외과 및 보철물, 역 공학 및 프로토 타이핑, 품질 관리/검사 및 문화 인공물의 디지털화.

기능

3D 스캐너의 목적은 일반적으로 3D 모델을 만드는 것입니다. 3D 모델은 객체 표면의 다각형 메쉬 또는 포인트 형상 샘플의 구름으로 구성됩니다. 그러면이 점수는 물체의 모양을 유추하는 데 사용할 수 있습니다 (프로세스. 각 지점에서 색상 정보가 수집되면 물체 표면의 색상 또는 질감을 결정할 수도 있습니다.3D 스캐너는 카메라와 몇 가지 특성을 공유합니다. 대부분의 카메라와 마찬가지로 원뿔 모양의 시야를 가지고 있으며 카메라와 마찬가지로 널리 퍼져있는 표면에 대한 정보 만 수집 할 수 있습니다. 카메라는 시야 내에서 표면에 대한 색상 정보를 수집하지만 3D 스캐너는 시야 내에서 표면의 거리 정보를 수집합니다. 3D 스캐너에서 생성 한 "picture "는 표면에서 그림의 각 지점의 거리를 설명합니다.이 그림의 각 지점의 3D 위치를 식별 할 수 있습니다. .경우에 따라 단일 스캔은 피험자의 완전한 모델을 생성하지 않습니다. 다른 방향에서 여러 스캔을하는 경우 종종 물체의 다양한 측면에 대한 정보를 얻는 데 도움이됩니다.이 스캔은 공통 기준 시스템, 프로세스로 자주 가져와야합니다. 정렬 또는 등록으로 호출 된 다음 전체 3D 모델을 생성하기 위해 병합되었습니다. 단일 범위 맵에서 전체 모델로의 전체 프로세스를 종종 3D 스캔 파이프 라인이라고합니다.

기술

디지털 방식으로 3D 객체의 모양을 얻는 데 사용할 수있는 다양한 기술이 있습니다.이 기술은 광학, 음향, 레이저 스캐닝, 레이더, 열 및 지진을 포함한 대부분의 센서 유형에 적용됩니다. 두 가지 유형으로 연락과 비접촉식. 비접촉식 솔루션은 활성화되고 수동적 인 두 가지 범주로 더 나눌 수 있습니다.이 범주의 각 기술에는 여러 기술이 있습니다.

연락하다

접촉 3D 스캐너는 프로브가 부품 주위로 이동할 때 부품을 물리적으로 프로브 (터치)하여 센서의 위치를 ​​기록하여 작동합니다.

연락처 3D 스캐너에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

• 조정 측정기 (CMMS)는 전통적으로 Z 축에 장착 된 터치 프로브를 사용하여 3 축의 수직 이동을 가지고 있습니다. 프로브가 부품 주위로 이동함에 따라 각 축의 센서는 XYZ 좌표를 생성하는 위치를 기록합니다. 최신 CMM은 5 축 시스템이며, 다른 두 축은 회전 센서 헤드로 제공되는 다른 두 축이 제공됩니다. CMMS는 가장 정확한 3D 측정 형태이며 미크론 정밀도입니다. 정확도 후 CMM의 가장 큰 장점은 자율적으로 작동 할 수 있다는 것입니다. (CNC) 모드 또는 수동 프로빙 시스템으로서 CMM의 단점은 선행 비용과이를 운영하는 데 필요한 기술 지식입니다.

• 일반적으로 여러 세그먼트가있는 관절 팔은 각 조인트에 극 센서가 있습니다. CMM에 어시스트 됨, 관절 된 암이 부품 주위로 이동하고 센서가 위치를 기록하고 복잡한 수학을 사용하여 암 끝의 위치를 ​​계산하는 데 사용됩니다. , 각 조인트의 손목 회전 및 힌지 각도. 일반적으로 CMM만큼 정확하지는 않지만, 관절 된 암은 여전히 ​​높은 정확도를 달성하고 저렴하고 사용하기 쉽습니다. 일반적으로 CNC 옵션이 없습니다.최신 CMM 및 관절 암에는 접촉 프로브 대신 비접촉식 레이저 스캐너가 장착 될 수 있습니다.

비접촉식 활동

활성 스캐너는 일종의 방사선 또는 빛을 방출하고 객체 또는 환경을 감지하기 위해 물체를 반사하거나 전달하는 방사선을 감지합니다. 가능한 방출 유형에는 광, 초음파 또는 X- 레이가 포함됩니다.

비행 기간

비행 시간 3D 레이저 스캐너는 레이저 라이트를 사용하여 물체를 감지하는 활성 스캐너입니다.이 스캐너의 핵심은 비행 시간 레이저 범위 파인더입니다. 레이저 범위 파인더는 빛의 맥박의 왕복 시간을 계산하여 표면까지의 거리를 결정합니다. 레이저는 빛의 맥박을 방출하는 데 사용되며, 검출기에 의해 반사 된 빛이보기 전에 시간의 양을 측정합니다. 빛의 속도가 알려져 있으므로, 왕복 시간은 광선이 이동하는 거리를 결정합니다. 빛은 스캐너와 표면 사이의 거리의 두 배 거리입니다. 라운드 트립 시간이면 거리가 동일합니다. 비행 시간 3D 레이저 스캐너는 시간을 정확하게 측정하는 방법에 따라 다릅니다.레이저 레인지 파인더는 시청 방향의 한 지점까지의 거리를 감지합니다. 따라서 스캐너는 범위 inder의 시야 방향을 변경하여 한 번에 한 번의 시야 전체 필드를 스캔하여 다른 지점을 스캔합니다. 레이저의 시야 방향 Rangefinder는 Rangefinder 자체를 회전 시키거나 회전 미러 시스템을 사용하여 변경할 수 있습니다. 후자의 방법은 일반적으로 미러가 더 가볍기 때문에 더 빠르고 정확하게 회전 할 수 있기 때문에 일반적으로 사용됩니다. 일반적인 비행 시간 3D 레이저 스캐너는 측정 할 수 있습니다. 초당 10,000-100,000 포인트의 거리.비행 시간 장치는 2D 구성으로도 제공됩니다. 이것을 비행 시간 카메라라고합니다.

삼각 측량

삼각 측량 기반 3D 레이저 스캐너는 레이저 라이트를 사용하여 환경을 조사하는 활성 스캐너입니다. 비행 시간 3D 레이저 스캐너를 사용하면 삼각 측량 레이저가 객체에 레이저 라이트를 비추고 레이저 지점의 위치를 ​​찾아서 레이저를 찾습니다. 레이저가 표면에 얼마나 멀리 닿았는지에 대해 레이저 점은 카메라의 시야에서 다른 위치에 나타납니다.이 기술은 레이저 포인트, 카메라 및 레이저 이미 터가 삼각형을 형성하기 때문에 삼각 측량이라고합니다. 삼각형, 카메라와 레이저 이미 터 사이의 거리는 알려져 있습니다. 레이저 방출 각도의 각도도 알려져 있습니다. 카메라 각도의 각도는 카메라의 시야에서 레이저 포인트의 위치를 ​​보면 결정할 수 있습니다. 이 세 가지 정보는 삼각형의 모양과 크기를 완전히 결정하고 삼각형 레이저 스팟의 모서리의 위치를 ​​제공합니다. 대부분의 경우 개별 레이저 스팟이 아닌 레이저 줄무늬 SS 획득 프로세스 속도를 높이는 대상입니다.