اسکنر سه بعدی

دستگاه اسکنر سه بعدی قادر است  اجسام فیزیکی را با استفاده از لیزر، نور و یا X-Ray اندازه گیری نمایند و ابر نقاط و مشهای پلکانی از جسم مورد اسکن را  ایجاد کند.

معمولا هدف اصلی اسکنر سه بعدی ایجاد فایل ابر نقاط از هندسه سطحی نمونه مورد اسکن می باشد. ابر نقاط شکل گرفته به منظور ایجاد شکل سه بعدی نمونه مورد استفاده قرار می گیرد.

 اسکنرهای سه بعدی نقاط مشترک زیادی با دوربین های عکاسی دارند. یک اسکنر سه بعدی همانند دوربین ها دارای دامنه دید (filed of view) است.

یک اسکنر سه بعدی مانند دوربین تنها قادر است اطلاعات مرتبط با سطح یک جسم را ضبط نماید. در حالی که دوربین اطلاعات مرتبط با رنگ یک سطح را برداشت می نماید، اسکنر سه بعدی اطلاعات مرتبط با فاصله را از یک سطح مورد اسکن ضبط می کند. تصویر تولید شده توسط یک اسکنر سه‌ بعدی در هر نقطه از تصویر، فاصله اسکنر تا سطح شی را تعیین می‌کند.

در بیشتر مواقع تنها با یک اسکن نمی توان، مدل سه بعدی کامل از یک جسم را بدست آورد. با انجام چندین اسکن در زوایای مختلف و استفاده از نرم افزارهای ویژه، اسکن های بدست آمده را طی فرآیندی به نام Registration به یکدیگر چسبانده و یک مدل سه بعدی 360 درجه از نمونه  ایجاد می نمایند.

اسکنرهای سه بعدی به تنهایی قادر به ایجاد مدل سه بعدی از جسم نیستند.  درواقع اسکنرها در کنار یک نرم افزار ویژه که توانایی تشخیص ابرنقاط و تشکیل مش از آنها را داشته باشد، می توانند مدلی سه بعدی از جسم را ایجاد نمایند. اسکنر سه بعدی در هر بار تصویر برداری مقادیر بسیار زیادی اطلاعات ایجاد می کند که برای پردازش و مدیریت آنها نیاز به نرم افزار های ویژه CAD می باشد.

با استفاده از اسکنر سه بعدی (دیجیتایزر) به راحتی می توان از انواع قالب ها، ماکت ها و یا یک قطعه در ابعاد مختلف و با شکل غیر هندسی و غیر قابل اندازه گیری، 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 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 پلاستیک و یا فلزی، اسکن قطعات پیچیده و… را می توان نام برد .

کاربردهای اسکنر سه بعدی

این تکنولوژی در صنعایع مختلف کاربردهای متفاوتی دارد . از جمله در ساخت انواع اعضای مصنوعی و مهندسی و نمونه سازی و در بخش های کنترل کیفیت و مستند سازی مصوناعت فرهنگی نیز می توان از این محصول استفاده کرد.

یکی از مهمترین بخش های استفاده از اسکنر سه بعدی شاید در بخش مهندسی معکوس باشد که این روزها با کمک ان می توان بسیاری از اسباب و لوازم را دوباره سازی نمود.

. مهندسی معکوس هم اکنون یکی از روشهای متداول در صنعت است که طی آن محصولی که قبلاً تولید شده پس از بررسی‌های فنی و تغییرات لازم، طراحی مجدد گردیده و قطعه با مد نظر قرار دادن این تغییرات، دوباره ساخته می‌شود. در این راستا، توانایی فنی مهندسین در کنار استفاده از ابزار آلات پیشرفته می‌تواند بر کیفیت و سرعت عملیات مهندسی معکوس تأثیر بسزایی بگذارد.

تکنولوژی‌های مختلف زیادی به منظور ایجاد یک فایل سه بعدی از جسم وجود دارد که می توان  به دو گروه تماسی و غیر تماسی دسته‌بندی کرد. اسکنر غیر تماسی خود به دو دسته اصلی فعال و غیر فعال تقسیم‌بندی می‌شود.

اسکنر غیر تماسی فعال:

این نوع اسکنر از نوعی پرتو افکنی 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 فرایند اسکن سه بعدی را انجام می‌دهند. جمع‌آوری نور لیزر بازتابیده شده از جسم توسط سنسور و یا دوربین و استفاده از سیستم محاسبات مثلثاتی، فاصله جسم تا اسکنر اندازه‌ گیری می‌گردد. فاصله و همچنین زاویه بین سنسور و منبع لیزر به صورت کاملاً دقیق معین و مشخص می‌باشد. متناسب با نور لیزر بازتابیده شده از نمونه اسکن، سیستم قادر است زاویه تابش نور به سنسور را اندازه‌گیری نماید و در نتیجه فاصله منبع نور تا سطح جسم را بدست می‌آورد..

اسکنر سه بعدی با نور ساختار یافته:

این نوع از اسکنرها نیز از سیستم محاسباتی مثلثاتی به منظور اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌کنند.. 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 می‌برند. با بررسی لبه‌های هر یک از خطوط نوری الگوی تابانده شده، فاصله اسکنر تا سطح نمونه محاسبه می‌گردد.

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 غیرفعال:

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.