Skanery 3D są najszybciej rozwijającą się dziedziną bezstykowych pomiarów w metrologii przemysłowej ostatnich lat. Począwszy od skanerów stacjonarnych, przez niezwykle ergonomiczne skanery ręczne, aż po zrobotyzowane systemy skanujące pozwalające na zautomatyzowany pomiar setek części w ciągu doby. Skanery 3D pozwalają na bardzo szybką i kompletną ocenę jakości wytwarzanych produktów. Są to również niezwykle wszechstronne urządzenia, które można wykorzystać do wielu zadań. Od digitalizacji obiektów w celach porównania z założeniami konstrukcyjnymi, sprawdzenia odchyłek kształtu i położenia, aż po procesy projektowania, inżynierię odwrotną, druk 3D czy analizy MES. Prędkość, dokładność oraz wszechstronność – to właśnie te trzy cechy powodują ciągły wzrost wdrożeń skanerów 3D w wielu gałęziach przemysłu na całym świecie.
Skanery 3D - zasada działania
Zasada działania opiera się na detekcji odbicia promieni światła od powierzchni skanowanego przedmiotu. Skanery 3D możemy więc podzielić na dwie grupy w zależności od rodzaju wykorzystywanego źródła tego światła: skanery laserowe 3d oraz skanery światła strukturalnego. Nadajnik źródła światła emituje prążki lub linie, które odbijając się od powierzchni przedmiotu przechwytywane są przez matrycę odbiornika, umożliwiając tym samym uzyskanie chmury punktów reprezentujących geometrię skanowanej powierzchni obiektu. Dzięki połączeniu tej technologii z aktywną fotogrametrią wykorzystującą dwa detektory i znane artefakty na powierzchni obiektu, możemy bardzo precyzyjnie określić pozycję każdego punktu w przestrzeni. Cała procedura odbywa się w sposób automatyczny
i trwa ułamki sekund, a użytkownik na ekranie obserwuje wynik skanowania w postaci trójwymiarowego obiektu. Podczas skanowanie obiekt, na ekranie komputera, reprezentowany jest w postaci siatki trójkątów.
Budowa skanerów 3D
Mimo iż zasada działania skanerów 3D dostępnych na rynku jest bardzo podobna, to ich budowa jest zgoła różna. Wyróżnić możemy co najmniej kilka typów budowy. Skanery stacjonarne, najczęściej wykorzystujące światło strukturalne, dobrze sprawdzają się w detekcji bardzo drobnych szczegółów. Wykorzystanie metody wyznaczania punktów pomiarowych z każdego piksela na wykonanym zdjęciu umożliwia uzyskiwanie bardzo wysokich rozdzielczości, co pozwala na pomiar szczegółów wielkości dziesiątek części milimetra. Dzięki temu skanery 3D oparte na technologii światła strukturalnego świetnie sprawdzają się podczas pomiaru niewielkich rozmiarów, bardzo szczegółowych części. Aby uzyskać wysokiej jakości, dokładne wyniki niezbędnym elementem jest odpowiednie przygotowanie powierzchni. Najlepsze efekty uzyskuje się gdy powierzchnie są jasne i matowe.
Drugą grupą urządzeń są ręczne skanery 3D, które najczęściej wykorzystują laser jako źródło światła. Ten typ skanerów umożliwia uzyskanie wyższej ergonomii użytkowania skanera 3D oraz znacznie prostszej obsługi w stosunku do skanerów stacjonarnych. Zastosowanie laserów zapewnia również niewrażliwość na refleksy wynikające z odbić od skanowanej powierzchni. Laserowe skanery 3D są również znaczniej bardziej elastyczne. Zapewniają pomiar obiektów o wielkościach od kilkuset milimetrów aż do kilku metrów. Błąd pomiaru na poziomie kilkunastu mikrometrów klasyfikuje je na pozycji urządzeń metrologicznych. Ceny laserowych skanerów 3D są bardzo atrakcyjne i znacznie niższe niż ich stacjonarnych odpowiedników.
Dostępne na rynku są również rozwiązania, które oferują skanowanie bez konieczności stosowania znanych systemowi artefaktów, a dodatkowym atutem może być możliwość przechwytywania tekstury obiektu. Nie dysponują tak niskim błędem pomiarowym jak skanery laserowe, jednak świetnie nadają się do aplikacji związanych z projektowaniem czy szybkim prototypowaniem.
