Skanowanie tr\u00f3jwymiarowych obiekt\u00f3w mo\u017cliwe jest ju\u017c od dawna. Technika skanowania 3D sta\u0142a si\u0119 nieocenion\u0105 w dzisiejszych czasach metod\u0105 wykorzystywan\u0105 przy rozwijaniu produkt\u00f3w oraz tworzeniu animacji komputerowych. Urz\u0105dzeniami umo\u017cliwiaj\u0105cymi dotykowy i bezdotykowy pomiar kszta\u0142tu element\u00f3w rzeczywistych s\u0105 tzw. skanery 3D. Przyjrzyjmy si\u0119 urz\u0105dzeniom nale\u017c\u0105cym do tej drugiej grupy…<\/strong><\/p>\n

\n<\/strong>\u00a0\u00a0DR IN\u017b. MICHA\u0141 RYCHLIK<\/strong> zdradza zasad\u0119 dzia\u0142ania prostego systemu pomiaru kszta\u0142t\u00f3w 3D wykorzystuj\u0105cego pr\u0105\u017cki moire<\/em>\u00a0\u00a0 <\/p>\n

\nBudowa najzwyklejszego bezdotykowego skanera 3D, jak si\u0119 okazuje, nie jest skomplikowana ani kosztowna, o czym niekt\u00f3rzy mogli si\u0119 przekona\u0107 na jednej z prezentacji podczas ubieg\u0142orocznego seminarium Designtech. Zaprezentowany proces skanowania tr\u00f3jwymiarowego oparty zosta\u0142 na wykorzystaniu metody z pr\u0105\u017ckami moire i zjawisk przy tej metodzie zachodz\u0105cych. Metoda dzia\u0142ania prostego skanera optycznego opiera si\u0119 na cyfrowej projekcji \u015bwiat\u0142a (DLP ? Digital Light Projection). Cyfrowe odwzorowanie obiektu obliczane jest na podstawie zbieranej sekwencji pr\u0105\u017ck\u00f3w ugi\u0119tych na skanowanym obiekcie. Rezultatem pomiaru jest chmura punkt\u00f3w, z kt\u00f3rych ka\u017cdy opisany jest warto\u015bciami wsp\u00f3\u0142rz\u0119dnych X,Y,Z i sk\u0142adowymi koloru R,G,B.<\/p>\n

\nOczywi\u015bcie, profesjonalne urz\u0105dzenia oferuj\u0105 wi\u0119ksze mo\u017cliwo\u015bci skanowania i projektowania. Stosowanie coraz to nowszych technik uk\u0142ad\u00f3w czujnik\u00f3w zapewnia wy\u017csz\u0105 precyzj\u0119 i jako\u015b\u0107 skanowania obiekt\u00f3w, przy minimalnej rozdzielczo\u015bci skanowania r\u00f3wnej nawet 50 mikronom. Skanery 3D umo\u017cliwiaj\u0105 skanowanie obiekt\u00f3w wszelkiego rodzaju i o wysokiej z\u0142o\u017cono\u015bci kszta\u0142tu powierzchni. Niekt\u00f3re skanery (np. LPX-250 firmy Roland) wyposa\u017cone s\u0105 w funkcj\u0119 Rescan, pozwalaj\u0105c\u0105 na skanowanie jedynie fragmentu powierzchni obiektu zaznaczonego wcze\u015bniej. Umo\u017cliwia to otrzymanie bardziej szczeg\u00f3\u0142owego obrazu.<\/p>\n

\nW praktyce…<\/strong><\/p>\n

\nWspomniane urz\u0105dzenia skanowania tr\u00f3jwymiarowego pracuj\u0105 w dw\u00f3ch trybach:<\/p>\n

\n
• \n
  tryb obrotowy s\u0142u\u017cy do szybkiego skanowania obiekt\u00f3w o budowie sferycznej oraz obiekt\u00f3w o g\u0142adkiej powierzchni. W tym trybie zostaje wys\u0142ana wi\u0105zka \u015bwiat\u0142a lasera w kierunku przedmiotu umieszczonego na obracaj\u0105cym si\u0119 stole. \u015awiat\u0142o to jest odbijane od powierzchni obiektu, a nast\u0119pnie odbierane przez czujnik. W ten spos\u00f3b powstaje cyfrowy zapis skanowanego obszaru; mo\u017ce by\u0107 on realizowany tak\u017ce z wykorzystaniem tzw. laserowej triangulacji: digitalizowany obszar jest najpierw skanowany lini\u0105 \u015bwiat\u0142a laserowego, a przebieg tej linii \u015bledzony jest przez kamer\u0119 cyfrow\u0105. Na podstawie analizy zakrzywienia linii na powierzchni przedmiotu badanego tworzony jest model przestrzenny. Po zebraniu danych przestrzennych, kamera rejestruje tak\u017ce barwny obraz przedmiotu, kt\u00f3ry mo\u017cna nast\u0119pnie na\u0142o\u017cy\u0107 na otrzymany przestrzenny model jako tekstur\u0119;<\/div>\n<\/li>\n
• \n
  planarny tryb skanowania jest idealny do przedmiot\u00f3w o powierzchni p\u0142askiej, wkl\u0119s\u0142ej, obiekt\u00f3w pochy\u0142ych oraz ich detali. W trybie tym wi\u0105zka laserowa urz\u0105dzenia skanuje precyzyjnie prostopad\u0142\u0105 powierzchni\u0119 obiektu uwzgl\u0119dniaj\u0105c wkl\u0119s\u0142e b\u0105d\u017a wypuk\u0142e miejsca.<\/div>\n<\/li>\n<\/ul>\n

  \nSkanery r\u0119czne, mimo i\u017c niezast\u0105pione w miejscach trudno dost\u0119pnych lub o rozleg\u0142ych powierzchniach, posiadaj\u0105 pewne graniczenia. Powierzchnie przezroczyste, o domy\u015blnym kolorze t\u0142a dla skanera i odbijaj\u0105ce promienie lasera musz\u0105 by\u0107 poddane okre\u015blonym procesom (np. pokrycie proszkiem). Obiekty o du\u017cych gabarytach musz\u0105 by\u0107 skanowane etapami. Cz\u0119sto pojawia si\u0119 konieczno\u015b\u0107 umieszczenia na skanowanej powierzchni specjalnych marker\u00f3w (urz\u0105dzenia tej klasy, dobrze sprawdzaj\u0105ce si\u0119 w praktyce, opisywali\u015bmy ju\u017c dok\u0142adniej na naszych \u0142amach ? przyp. redkacji).<\/p>\n

  \nBardzo ciekawym typem skanera wielkogabarytowego jest Laser Scanner LS firmy Faro ? skaner otoczenia o budowie modu\u0142owej, kt\u00f3ry pozwala uzyskiwa\u0107 tr\u00f3jwymiarow\u0105 chmur\u0119 punkt\u00f3w w ci\u0105gu kilku minut, a prosta obs\u0142uga daje mo\u017cliwo\u015bci uzyskiwania tr\u00f3jwymiarowego obrazu przestrzeni w ci\u0105gu kilku chwil. Lista zastosowa\u0144 skanera, jak zapewnia producent, jest praktycznie nieograniczona ? od inwentaryzacji architektonicznych zaczynaj\u0105c na zabezpieczaniu miejsca zbrodni ko\u0144cz\u0105c. FARO Laser Scanner LS pozwala na wykonanie tr\u00f3jwymiarowych widok\u00f3w, w kt\u00f3rych ka\u017cdy pixel posiada w\u0142asne koordynaty. Pomiary mog\u0105 by\u0107 wykonywane bezpo\u015brednio na chmurze punkt\u00f3w. Modu\u0142owa budowa wspomnianego urz\u0105dzenia pozwala \u0142atwo zmienia\u0107 jego konfiguracj\u0119 oraz dodawa\u0107 specjalne oprzyrz\u0105dowanie (np. modu\u0142 dalekiego zasi\u0119gu).<\/p>\n

  \nOprogramowanie… do dzie\u0142a<\/strong><\/p>\n

  \nDane uzyskane w procesie skanowania by\u0142yby bezu\u017cyteczne, gdyby nie oprogramowanie specjalnie dla nich stworzone. Proces przeniesienia rzeczywistego obrazu do \u015bwiata wirtualnego to skomplikowana operacja. Skanery tr\u00f3jwymiarowe zapisuj\u0105 skanowane dane m.in. w formacie Point Cloud (chmura punkt\u00f3w). Dost\u0119pne wraz ze skanerem oprogramowanie pozwala edytowa\u0107 skan, \u0142\u0105cz\u0105c kilka skan\u00f3w cz\u0105stkowych, filtruj\u0105c, dopasowuj\u0105c do p\u0142aszczyzny, \u0142\u0105cz\u0105c chmury punkt\u00f3w bez wzgl\u0119du na uk\u0142ad wsp\u00f3\u0142rz\u0119dnych, w jakim zosta\u0142y pobrane, wyg\u0142adzaj\u0105c powierzchni\u0119, koryguj\u0105c niedok\u0142adno\u015bci czy niedoskona\u0142o\u015bci. Do szerokich mo\u017cliwo\u015bci oprogramowania nale\u017cy tak\u017ce tworzenie i obr\u00f3bka siatki tr\u00f3jk\u0105t\u00f3w (triangulacja), \u0142atanie ?dziur?, minimalizacje gradient\u00f3w i dodawanie tekstur do cel\u00f3w prezentacji. Aplikacje te, mimo swoich zaawansowanych mo\u017cliwo\u015bci, s\u0105 przyjazne dla u\u017cytkownika i ich obs\u0142uga nie nastr\u0119cza wi\u0119kszych trudno\u015bci. Skan mo\u017ce zosta\u0107 zapisany lub konwertowany do wybranego formatu, powszechnie u\u017cywanego przez profesjonalne programy do modelowania i edycji 3D.<\/p>\n

  \nZaletami najnowszych rozwi\u0105za\u0144 skaner\u00f3w s\u0105 szybko\u015b\u0107 dzia\u0142ania i \u0142atwo\u015b\u0107, z jak\u0105 mo\u017cna si\u0119 nim pos\u0142ugiwa\u0107. Urz\u0105dzenie pozwala na \u015bledzenie na ekranie w czasie rzeczywistym efekt\u00f3w skanowania. Operacja odbywa si\u0119 bez przerwy, a nie jak w przypadku innych rozwi\u0105za\u0144, w kilku uj\u0119ciach z r\u00f3\u017cnych pozycji, wymagaj\u0105cych nast\u0119pnie d\u0142ugotrwa\u0142ej dodatkowej obr\u00f3bki. Urz\u0105dzenie mo\u017ce obs\u0142ugiwa\u0107 osoba, kt\u00f3ra zosta\u0142a jedynie przeszkolona w obs\u0142udze programu. Dodatkowym atutem jest pozyskiwanie tekstury razem z informacj\u0105 o kszta\u0142cie, tak\u017ce p\u00f3\u017aniejsze mapowanie i oteksturowanie gotowej geometrii nie jest ju\u017c problemem. <\/p>\n

  \nQuo vadis?<\/strong> <\/p>\n

  \nMo\u017cliwo\u015bci zastosowania laserowego skanera 3D s\u0105 wci\u0105\u017c rozwijane. Ju\u017c nie tylko skanowanie powierzchni zewn\u0119trznych o bardzo skomplikowanych kszta\u0142tach, kt\u00f3rych ludzkie oko nie zauwa\u017ca, zwiewa sen z powiek in\u017cynier\u00f3w-projektant\u00f3w, ale istniej\u0105 plany zastosowa\u0144 w wielu innych dziedzinach, m.in. w medycynie i bioin\u017cynierii, np. do tworzenia tr\u00f3jwymiarowych modeli organ\u00f3w. Przypominaj\u0105 si\u0119 sceny z film\u00f3w science fiction, jak np. ?Startrek?, gdy po pojedy\u0144czym przej\u015bciu skanera przez ca\u0142e cia\u0142o cz\u0142owieka odczytywane s\u0105 wszystkie dolegliwo\u015bci pacjenta. Ciekawe, jak jeszcze d\u0142ugo przyjdzie nam czeka\u0107 na tego typu urz\u0105dzenia?<\/p>\n

  Autor: TEKST: ANDRZEJ CZERWIEC<\/i><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

  Skanowanie tr\u00f3jwymiarowych obiekt\u00f3w mo\u017cliwe jest ju\u017c od dawna. Technika skanowania 3D sta\u0142a si\u0119 nieocenion\u0105 w dzisiejszych czasach metod\u0105 wykorzystywan\u0105 przy rozwijaniu produkt\u00f3w oraz tworzeniu animacji komputerowych. Urz\u0105dzeniami umo\u017cliwiaj\u0105cymi dotykowy i bezdotykowy pomiar kszta\u0142tu element\u00f3w rzeczywistych s\u0105 tzw. skanery 3D. Przyjrzyjmy si\u0119 urz\u0105dzeniom nale\u017c\u0105cym do tej drugiej grupy…<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_mi_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[37],"tags":[],"class_list":["post-3470","post","type-post","status-publish","format-standard","category-cad-cam-cae"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3470","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3470"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3470\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3470"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3470"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.designnews.pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3470"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}