اسکنر سه‌بعدی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
3D scanner used to create 3D animation and special effects
یک اسکن سه‌بعدی.

اسکنر سه‌بعدی دستگاهی است که وظیفهٔ تجزیه و تحلیل اشیاء موجود در دنیای واقعی یا محیط پیرامون و جمع‌آوری داده‌ها به‌صورت دیجیتال بر اساس شکل و ظاهر احتمالی آن را برعهده دارد. مقصود اصلی یک اسکنر سه بعدی، ایجاد یک ابرنقطه از نمونه‌های هندسی از سطح یک موضوع و شبیه‌سازی مجازی اشیاء است.

اسکنر سه بعدی دستگاهی است که به جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده های مربوط به شکل و ظاهر اجسام (مثلا رنگ)می پردازد.فن آوری های بسیار مختلفی می توانند در ساخت اسکنرهای سه بعدی مورد استفاده قرار گیرند؛هر فناوری همراه با هزینه ها ؛مزایا و محدودیت های خاص خود. هنوز محدودیت های بسیاری در تنوع دستگاههای دیجیتالی وجود دارد؛برای مثال فناوری های نوری با مشکلات زیادی در مورد زرق و برق اجسام روبرو می شوند.به عنوان مثال با استفاده از تست های غیر مخرب ؛از اسکن صنعتی توموگرافی برای ساخت مدل های سه بعدی دیجیتال استفاده می شود. داده های سه بعدی جمع آوری شده برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی مفید است.این دستگاه (اسکنر سه بعدی)به طور گسترده در صنعت سرگرمی و در تولید فیلم و بازی های ویدیویی استفاده می شود.سایر کاربردهای رایج این فناوری شامل طراحی صنعتی؛ساخت اعضای مصنوعی ؛مهندسی و نمونه سازی ؛کنترل کیفیت و مستند سازی مصنوعات فرهنگی است. مهندسی معکوس هم اکنون یکی از روشهای متداول در صنعت است که طی آن محصولی که قبلا تولید شده پس از بررسی های فنی و تغییرات لازم،طراحی گردیده و قطعه با مد نظر قرار دادن این تغییرات، دوباره سازی میشود. در این راستا، توانایی فنی مهندسین در کنار استفاده از ابزار آلات پیشرفته میتواند بر کیفیت و سرعت عملیات مهندسی معکوس تاثیر بسزایی بگذارد. دستگاه پیشرفته اسکن سه بعدی(دیجیتایزر) یکی از سخت افزارهای بسیار قدرتمند و جدید در این زمینه است.که بوسیله آن میتوان ساخت قطعه جدید را بسیار سریعتر، کم هزینه تر و دقیق تر انجام داد. با استفاده از اسکنر سه بعدی(دیجیتایزر) می توان از انواع قالب ها، ماکت ها و یا یک قطعه در ابعاد مختلف و با کاربردهای متفاوت، طرح سه بعدی تهیه کرد و در صورت لزوم با استفاده از نرم افزارهای مربوطه، تغییرات لازم را بر روی فایل اسکن ایجاد کرده و در نهایت، از فایل اسکن سه بعدی جهت کار با ماشین آلات صنعتی نظیر دستگاه cnc ،پرینتر سه بعدی و یا لیزر بهره برد. دستگاه اسکنر سه بعدی (دیجیتایزر) با برداشت اطلاعات از قطعات موجود، یک فایل کاملا دقیق و سه بعدی از قطعه در اختیار مهندسین و یا طراحان قرار می دهد. از جمله کاربردهای این دستگاه: اسکن انواع قالب های پلاستیکی و یا فلزی، مورد استفاده در صنایع مختلف اسکن قطعات پیچیده و.... امروزه صنایع مختلفی نیازمند استفاده از مدل سازی سه بعدی می باشند. از جمله: -طراحی صنعتی -قالب سازی -طلا و جواهرسازی -تبلیغات -مجسمه سازی -ماکت سازی و یا مدل سازی -و ...

با استفاده از اسکنر سه بعدی (دیجیتایزر):

-ایجاد ابر نقاط و مهندسی معکوس

-خدمات طراحی و تهیه فایل سه بعدی قطعات با سطوح پیچیده و پیشرفته جهت استفاده در قالب سازی و ماشین کاری

-بازبینی طراحی

-طراحی سطوح با کیفیت بالا .

تکنولوژی های مختلف زیادی به منظور ایجاد یک فایل سه بعدی از جسم وجود دارد. در یک دسته بندی خوب می توان آنها را به دو گروه تماسی و غیر تماسی دسته بندی کرد. اسکنر غیر تماسی خود به دسته اصلی فعال و غیر فعال تقسیم بندی می شوند.

اسکنر غیر تماسی فعال این نوع اسکنر از نوعی پرتوافکنی یا تابش نور استفاده می‌کند و از طریق بازتاب این نوع پرتوها به شناسایی شی مورد نظر و محیط اطراف آن می‌پردازد. اولترا سونیک و اشعه ایکس، نمونه‌ای از‌ این نوع اسکنرها می‌باشد.

·اسکنر سه بعدی مثلثی این نوع از اسکنرها 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 سه بعدی با نور ساختار یافته این نوع از اسکنرها نیز از سیستم محاسباتی مثلثاتی به منظور اندازه گیری فاصله استفاده می کنند.. اسکنرهای نور ساختار یافته به جای استفاده از یک نور خطی و یا نقطه لیزر از تابش الگوهای خطی ساختار یافته ایی بر روی سطح جسم مورد اسکن بهر می برند. با بررسی لبه های هر یک از خطوط نوری الگوی تابانده شده، فاصله اسکنر تا سطح نمونه محاسبه می گردد.

·اسکنر سه بعدی زمان پرواز( time of flight) این نوع از اسکنرهای سه بعدی، از پالسهای لیزر به منظور اندازه گیری فاصله استفاده می کند. روش کار در این اسکنر سه بعدی بر اساس یک مفهوم بسیار ساده فیزیک استوار است. از آنجایی که سرعت نور مشخص و برابر با مقدار C می باشد، تنها کافی است مدت زمانی که نور لیزر از منبع خود طی می کند 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.

اسکنر غیر تماسی غیر فعال این نوع از اسکنرها هیچ گونه اشعه‌ای از خود ساطع نمی‌کنند، بلکه برای تشخیص شی مورد نظر بر انعکاس تابش نور محیط تکیه می‌کنند. اکثر اسکنرهای این دسته برای کار از نور مرئی استفاده می‌کنند چرا که به راحتی در دسترس می‌باشد. اما انواع اشعه‌های دیگر مانند اشعه مادون قرمز نیز می‌توانند برای کارکرد این اسکنرها مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از این نوع اسکنر بسیار ارزان است چرا که به هیچ سخت‌افزار خاصی جز یک دوربین دیجیتال احتیاجی ندارد.

منابع[ویرایش]

  • Katsushi Lkeuchi (28 May–1 June 2001). "Modeling from Reality". 3rd International Conference on 3-D Digital Imaging and Modeling: proceedings, Quebec City, Canada. Los Alamitos, CA: IEEE Computer Society. pp. 117–124. ISBN 0-7695-0984-3.  Check date values in: |date= (help)
  • Raymond A. Morano, Cengizhan Ozturk, Robert Conn, Stephen Dubin, Stanley Zietz, Jonathan Nissanov " Structured Light Using Pseudorandom Codes" IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence - TPAMI, vol. 20, no. 3, pp.  322–327, 1998

پیوند به بیرون[ویرایش]