بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
3d Scanning & 3d Scanners اسکن سه بعدی و اسکنر های سه بعدی
اسلاید 2 :
اسکن سه بعدی چیست؟
اسکن سه بعدی نگارش دیجیتالی از یک جسم در فضای 3 بعدی است.
نسخه ی دیجیتال جسم در فضای سه بعدی را می توان برای اهداف فراوانی از جمله :
مهندسی معکوس ، بازرسی ، ساخت انیمیشن ، ثبت تغییرات و واقیعیت مجازی (VR) تصویربرداری پزشکی استفاده کرد. برای فهم بیشتر با مفاهیم اصلی این موضوع آشنا می شویم.
ابر نقطه ( Point Cloud Data):
تصور کنید که یک جسم را در اختیاردارید و روی آن با یک قوطی اسپری با مشخصات معین رنگ می کنید هر نقطه از رنگ اسپری شده دارای مشخصات یکتا است. حال اگر جسم را بدون تغییر در پوسته ی رنگ حذف کنید پوسته رنگ که شکل و ابعاد خارجی جسم را نشان می دهد همان ابر نقطه است.
تقریبا تمامی اسکنر های 3 بعدی از اسکنر های دور برد گرفته تا اسکنر هایی که کوچکترین اجسام را در صنعت اسکن می کنند همگی ابر نقطه تولید می کنند.جزییات این عملیات توسط چشم انسان قابل مشاهده نیست.
یک ابر نقطه ساده شامل یک لیست بلند از مختصات XYZ است.
یک مولفه نیز جهت قرار گرفتن اسکنر از هر نقطه را مشخص می کند که در فرآیند تبدیل ابر نقطه
به صفحه مشبک (mesh) کاربرد دارد.
اسلاید 3 :
صفحه مشبک (Mesh Data):
صفحه مشبک یا مدل مثلثی یا چندضلعی گام بعدی ابر نقطه است.
این مدل کاربردی تر از ابر نقطه برای استفاده در نرم افزار است.
فرمت رایجی که برای فایل صفحه مشبک استفاده می شود و ممکن است به گوشتان خورده باشد (.stl) است. این فرمت از اصلی ترین انواع فایل مورد استفاده برای چاپ 3 بعدی است.
اگر 3 نقطه در همسایگی یکدیگر را با یک سطح مثلثی بهم مرتبط کنیم یک صفحه مشبک ساده ساخته ایم ؛ به مثال شکل زیر توجه کنید :
تبدیل ابر نقطه ها به صفحه مشبک در مرحله دوم اسکن
اسلاید 4 :
انواع اسکنر های 3 بعدی
در حال حاضر هیچ اسکنر سه بعدی وجود ندارد که همه کاره باشد.
مثلا شما نمی توانید برای اسکن نمای داخل یک ساختمان از همان اسکنری که برای اسکن اجسام خیلی کوچک کاربرد دارد ، استفاده کنید.
در یک دسته بندی کلی میتوان اسکنر های 3 بعدی را در دو گروه تماسی و غیر تماسی دسته بندی کرد .
اسکنر های تماسی ابعاد و خصوصیات جسم را از طریق تماس فیزیکی با جسم مورد بررسی قرار می دهند .
CMM: یکی از انواع اسکنر های تماسی اسکنر CMM است که از آن برای تولید استفاده می شود و دارای دقت بسیار بالایی می باشد . اما عیب این اسکنر آن است که حتما با جسم مورد نظر باید تماس فیزیکی داشته باشد .بنابراین ممکن است پروسه اسکن در جسم تغییر به وجود آورده و به آن آسیب وارد کند. که در اسکن مصنوعات تاریخی امر بسیار مهمی است. یکی از عیوب دیگر این اسکنر سرعت نسبتا پایین در مقایسه با انواع دیگر اسکنر هاست.
اسلاید 5 :
اسکنرغیرتماسی فعال:این نوع اسکنر از نوعی پرتوافکنی یا تابش نور استفاده می کند و از طرق بازتاب این پرتوها به شناسایی شی مورد نظر و محیط اطراف آن می پردازد. اولترا سونیک و اشعه ایکس ، نمونه ای از این اسکنر ها می باشند.
اسکنر سه بعدی با نور ساختار یافته : این نوع از اسکنر ها نیز از سیستم محاسبات مثلثلتی به منظور اندازه گیری فاصله استفاده می کنند. این نوع اسکنر به جای استفاده از یک نور خطی و یا نقطه لیزر از تابش الگوهای خطی ساختار یافته ای بر روی سطح جسم مورد نظربهره می برد.با بررسی لبه های هر یک از خطوط نوری الگوی تابانده شده ، فاصله اسکنر از سطح نمونه محاسبه می گردد.
اسکنر های غیر تماسی (Non-Contact Scanners)
نمونه ای ساده از اسکنر های سه بعدی با نور ساختار یافته که در حال اسکن یک مجسمه است
اسلاید 6 :
بر پایه مثلثی : این نوع اسکنر ها با بهره بردن از یک نور لیزر به صورت خطی و یا نقطه و همچنین استفاده از یک سنسور و یا دوربین فرآیند اسکن سه بعدی را انجام می دهند.جمع آوری نور لیزر بازتابیده شده از جسم توسط سنسور و یا دوربین و استفاده از سیستم محاسبات مثلثاتی ، فاصله جسم تا اسکنر اندازه گیری می گردد. فاصله و همچنین زاویه بین سنسور و منبع لیزر به صورت کاملا دقیق ، معین و مشخص می باشد .متناسب با نور لیزر بازتابیده شده از نمونه اسکن ، سیستم قادر است زاویه تابش نور به سنسور را اندازه گیری نماید و در نتیجه فاصله منبع نور تا سطح جسم را بدست می آورد.
اسکنر غیر تماسی غیر فعال : این نوع اسکنر ها هیچ گونه اشعه ای از خود ساطع نمی کنند بلکه برای تشخیص شی موردنظر بر انعکاس تابش نور از محیط تکیه میکنند.اکثر اسکنر های این دسته برای کار از نور مرئی استفاده میکنند چرا که به راحتی در دسترس می باشد. اما انواع اشعه های دیگر مانند مادون قرمز می توانند برای کارکرد این اسکنرها مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از این نوع اسکنر بسیار ارزان است چرا که به هیچ سخت افزار خاصی جز یک دوربین دیجیتال نیار ندارد.
یک اسکنر غیر تماسی مثلثی در حال اسکن هدف متحرک در خط تولید
اسلاید 7 :
اسکنر زمان – پرواز: این نوع از اسکنر های سه بعدی از پالس های لیزر به منظور اندازه گیری فاصله استفاده می کنند. روش کار در این اسکنر سه بعدی برا اساس یک مفهوم بسیار ساده فیزیک استوار است. از آنجایی که سرعت نور مشخص و برابر C می باشد ، تنها کافی است مدت زمانی که نور لیزر از منبع خود طی میکند تا به جسم برسد و سپس توسط سنسور ضبط گردد را محاسبه نمود ، تا فاصله منبع نور تا سطح جسم بدست آید . مدارهای استفاده شده در این نوع اسکنرها دقت اندازه گیری در حد پیکو ثانیه را دارا هستند.
دستگاه لیزر lidar که برای اندازه گیری فواصل و متراژ مورد استفاده قرار می گیرد ،یک اسکنر زمان-پرواز است.
اسلاید 8 :
Gallery
دستگاه CT Scan یک اسکنر غیرتماسی فعال است
یک دستگاه اسکنر غیر تماسی غیرفعال
با دو سنسور استریو
یک دستگاه CMM با دو بازوی عمود برهم در حال اسکن جسم مورد هدف
سنسور FACE ID گوشی آیفون نمونه ای از اسکنر های سه بعدی با نور ساختار یافته است
