Skanery trójwymiarowe to specjalistyczne urządzenia, które wykorzystują w swoim działaniu różne metody pomiarów konstrukcji. Jedną z nich jest laserowe skanowanie 3D, które pozwala na przeniesienie rzeczywistego obiektu do oprogramowania komputerowego i do postaci cyfrowej – zdigitalizowanej. Jak dokładnych pomiarów dokonują skanery 3D?
Jak pracuje skaner laserowy?
Głównym zadaniem stawianym przed każdym skanerem 3D jest przenoszenie realnego obrazu – obiektu trójwymiarowego do postaci cyfrowej. Skanowanie 3D pozwala na uzyskanie tzw. chmury punktów, z których powstają pojedyncze trójkąty i ich grupy, a z nich siatka trójkątów, czyli model poligonalny. Im więcej punktów i mniejsze trójkąty, tym pomiary konstrukcji dokładniejsze, a sam model – wiernie odzwierciedlający kształt i powierzchnię skanowanego obiektu.
W przypadku skanowania laserowego można uchwycić i dokonać konwersji do postaci cyfrowej obiektów nawet o trudnych do wychwycenia detalach, bez konieczności uzyskiwania fizycznego kontaktu ze skanowanym przedmiotem. Skanowanie laserowe opiera się na procesie, w którym linia lasera jest kierowana bezpośrednio na danym obiekt, po czym odbicie lasera zostaje odebrane przez sensor umieszczonym w ściśle określonym położeniu i odległości. Na podstawie otrzymanego kąta odbicia urządzenie oblicza trójwymiarowy pomiar skanowanego obiektu i przekazuje te informacje do programu komputerowego.
Jakie skanery laserowe 3D są najbardziej dokładne?
Scanning laserowy 3D może być realizowany przy zastosowaniu różnego typu skanerów. Skanowanie laserowe 3D sprzętami na ramionach pomiarowych służy do wykonywania bardzo precyzyjnych skanów i pomiarów konstrukcji, dlatego właśnie te skanery sprawdzają się najlepiej w inspekcji i przy porównywaniu chmury punktów do danych CAD. Skanery 3D laserowe, z wysoką dokładnością pomiarową, wykorzystywane są do szybkiego prototypowania, w inżynierii odwrotnej, jak i do szeroko rozumianego modelowania 3D.
Skanery wykorzystujące laser jako czynnik pomiarowy, umieszczony na specjalnym wysięgniku, mają sztywne ramiona, na których osadzone jest „serce urządzenia”, czyli laser. Wykonane są one z mocnych i wytrzymałych materiałów, takich jak aluminium, tytan czy też włókno węglowe. Mogą być też umieszczone na rotacyjnych koderach o wysokiej dokładności. Sprzęty z ramionami skanującymi i skanery ręczne są stosowane przy skanowaniu mniejszych przedmiotów.
Jednak przy skanowaniu obiektów architektonicznych, samochodów czy samolotów muszą być wykorzystane wielkoformatowe skanery 3D, również stosujące laser. Mogą być one stosowane na wczesnych etapach projektowania, aby móc przechwycić określone fragmenty modeli lub ich części. Urządzenia wykorzystujące skanowanie laserowe działają tak, jak ich mniejsze odpowiedniki, ale mają to do siebie, że są w stanie przechwycić nieporównywalnie większą liczbę danych. Wszystko dzięki technologii działania, w której urządzenie wysyła wiązkę laserową o znanej mocy i kącie padania, zaś nadajniki w systemie wewnętrznym lustrzanym śledzą kierunek belki i odległość od obiektu, jaką przebywa wiązka laserowa do tego obiektu i z powrotem do czujnika. Mają one wysoką dokładność pomiarów konstrukcji.
Innym rodzajem skanerów 3D są tzw. trackery laserowe, które wymagają użycia celu, tzw. tarczy SMR, tj. sferycznie zamontowanego retroreflektora. W ich przypadku wiązka lasera trafia do tarczy, gdzie następuje pomiar, a jego pozycja jest dostarczana z powrotem do oprogramowania sterującego.
Dobór odpowiedniego skanera laserowego 3D do typu dokonywanego pomiaru konstrukcji pozwala na uzyskanie jak najlepszych, najdokładniejszych wyników.