Scansione 3D guida

Venerdì 7 Giugno 2013
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Scansione 3D guida
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La Scansione tridimensionale apre un mondo di possibilità; immaginate di essere in grado di copiare un oggetto
reale e ottenere a partire da questo un modello 3D digitale in pochi minuti. Non immaginate più: ogni giorno,
migliaia di aziende utilizzano con successo scanner 3D e software di reverse engineering per creare modelli CAD
da parti reali, per catalogare i disegni persi, aggiornare i prodotti esistenti e per realizzarne nuove varianti.
Infine, grazie a questa tecnologia, sarà possibile verificare anche la qualità del prodott, confrontando la scansione
3D del pezzo prodotto con il file CAD nominale di partenza. La scansione 3D permette di intervenire in
innumerevoli settori, meccanica, design industriale, odontoiatria, moda, beni culturali, architettura, carpenteria,
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automotive e così via. Da diverso tempo gli scanner 3D e il relativo software di reverse engineering sono alla
portata di tutti; gli scanner 3D sono diventati più veloci, meno costosi ma anche più accurati mentre il software di
elaborazione dei dati offre strumenti di modellazione CAD avanzati e automatismi permettono, rispetto al
passato, di ottenere risultati migliori e in minor tempo.
Che cosa sono gli scanner 3D?
Il mercato offre una vasta gammi di dispositivi di acquisizione che, tutti assieme, possono essere considerati
scanner 3D o, più semplicemente, sistemi di misura 3D. Qualsiasi dispositivo che misura un oggetto fisico reale,
sia questo al Laser, luce o raggi X genera la cosiddetta nuvola di punti o mesh poligonale. Più dettagliatamente si
possono trovare scanner 3D che utilizzano la tecnologia laser, scanner a luce bianca o blu, CT, LIDAR e altri. Il
fattore comune che riunisce tutti questi dispositivi è la facoltà di catturare decine di migliaia di punti effettuando
una o più misurazioni.
Perché ho bisogno di software di scansione 3D?
Poiche gli scanner 3D raccolgono immense quantità di dati, software dedicati come Rapidform sono necessari
per processare e gestire tutte queste informazioni al fine di produrre un file da utilizzare a seconda delle
esigenze: prototipazione rapida, ispezione, reverse engineering, collaudo dimensionale, archiviazione digitale o
stampa attraverso la prototipazione rapida. Rapidform permette quindi di sfruttare pienamente le funzionalità del
proprio sistema di misura 3D
Come funziona uno scanner 3D?
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Ci sono molti approcci diversi per la scansione 3D; alcune tecnologie sono l'ideale per la scansione a corto raggio,
mentre altre si prestano meglio ad essere utilizzate per misurare oggetti a medio o lungo raggio.
Scanner 3D a corto raggio (< 1 metro distanza focale)
Triangolazione Laser Scanner 3D
Gli scanner laser a triangolazione ottica sfruttano la proiezione sulla parte da misurare di una lama di luce o
punto singolo laser. Un sensore "cattura" la luce laser che viene riflessa dall'oggetto e, grazie al principio
geometrico della triangolazione trigonometrica, il sistema calcola la distanza dall'oggetto rispetto allo scanner. La
distanza tra la sorgente laser e il sensore è nota così come l'angolo tra il laser e il sensore stesso pertanto, grazie
al principio della triangolazione ottica, il sistema è in grado di ricavare la posizione di ogni singolo punto.
Scanner 3D luce strutturata (luce bianca o blu)
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Gli Scanner 3D a luce strutturata usano anch'essi la triangolazione trigonometrica ma, invece di utilizzare una
lama di luce al laser proiettano una serie di pattern lineari direttamente sulla superficie da acquisire. Il software è
in grado di rilevare e calcolare correttamente la posizione di ogni singolo punto nello spazio. In genere questo tipo
di scanner 3D utilizzano un proiettore a luce bianca o blu abbinato a una telecamera o coppia di telecamere stereo
attive.
Tipo di scanner a
PRO
corto raggio
Triangolazione laser
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CONTRO
Disponibile in vari formati
Volume di lavoro
Portatile
la parte da scansire richiede
meno preparazione
Meno sensibile alla luce
ambiente
In genere meno accurato
In genere la risoluzione non è particolarmente
elevata
Rumore solitamente abbastanza elevato
Generalmente più accurato del
Area di scansione limitata
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Scanner a luce
strutturata
laser
Alta risoluzione
Rumore solitamente inferiore
rispetto al laser
Solitamente non sempre facile da trasportare
Rispetto al laser la superficie da scansire richiede,
a volte, una preparazione maggiore
Più sensibile alla luce rispetto al laser
Scanner 3D a medio e a lungo raggio (> 2 metri distanza focale)
Scanner 3D a tempo di volo
Gli scanner 3D a tempo di volo si basano su un concetto molto semplice: Grazie alla velocità nota della luce (c.a.
300.000 Km/s) un apposito sensore calcola la distanza tra lo strumento e una superficie cronometrando il
tempo di andata e ritorno della fonte lumisona (laser). Per effettuare questo genere di misurazioni i Laser a
tempo di volo sfruttano un circuito che offre una precisione espressa in picosecondii; ruotando il laser e il
sensore (di solito tramite uno specchio), lo scanner può acquisire fino a di 360 gradi intorno a sé.
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Scanner 3D a variazione di fase
Gli scanner 3D a variazione di fase sono un altro genere di strumenti di misura 3D che funzionano grossomodo in
modo analogo ai sistemi a tempo di volo. Gli Scanner 3D a variazione di fase utilizzano un laser rotativo che,
attraverso opportuni specchi, viene proiettato nell'ambiente circostante. Grazie a questo sistema è possibile
velocemente ricostruire intere ambientazioni, paesaggi e modelli di grandi dimensioni. La precisione dimensionale
si aggira nell'ordine del millimetro
Scanner 3D a medio
e lungo raggio
Tempo di volo
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PRO
Acquisce da 2 m fino a 1000 m
Volume di lavoro
Portatile
la parte da scansire richiede meno
preparazione
Meno sensibile alla luce ambiente
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CONTRO
In genere meno accurato
Acqusizione 3d lenta
Rumore solitamente abbastanza elevato
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Variazione di fase
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Maggiore accuratezza
Maggiore velocità
Minore rumore
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Adatto solo per misure a medio raggio
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