اسکنر سه بعدی دستگاهی است که شکل و ظاهر اجسام را بررسی کرده و به تجزیه و تحلیل داده های مربوط به آن ها می پردازد. در ساخت اسکنر سه بعدی فناوری های مختلفی به کار می رود که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. برای نمونه مدل اسکنر سه بعدی نوری در اسکن قطعاتی که دارای زرق و برق هستند دچار مشکل می شود و بهتر است از دیگر انواع اسکنر های سه بعدی استفاده کرد.

مهندسی معکوس با اسکنر سه بعدی

یکی از قابلیت های اسکنر سه بعدی ، مهندسی معکوس است. مهندسی معکوس یکی از روش های متداول صنعتی بوده که در آن، محصولی که از قبل ساخته شده را پس از بررسی های فنی و اعمال تغییرات لازم، دوباره سازی می کنند. در این مسیر، توانایی های فنی و همچنین استفاده از ابزار پیشرفته می تواند کیفیت و قدرت کار را بهبود بخشد. با استفاده از دستگاه اسکنر سه بعدی که یکی از پیشرفته ترین دستگاه های مورد استفاده در این زمینه است، می توان ساخت قطعات صنعتی را سریع تر و با هزینه کمتر انجام داد.

اسکنر سه بعدی

با دستگاه اسکنر سه بعدی می توان از انواع قالب ها و یا ماکت ها در ابعاد و اشکال مختلف، طرح سه بعدی ایجاد کرد. سپس در صورت لزوم، تغییراتی روی مدل سازی سه بعدی انجام می شود و نهایتا می توان طرح حاصل را با روش های نوین نظیر پرینت سه بعدی یا CNC تولید کرد.

دستگاه اسکنر سه بعدی ، با برداشتن اطلاعاتی بسیار دقیق از قطعه مورد نظر، یک فایل سه بعدی در اختیار مهندسین قرار می دهد. اسکنر سه بعدی در صنعت کاربرد های مختلفی دارد از جمله صنعت قالب سازی، طلا و جواهر سازی، مجسمه سازی و غیره که در ادامه با کاربرد اسکنر سه بعدی بیشتر آشنا خواهیم شد.

کاربرد اسکنر سه بعدی

یکی از کاربرد های مهم اسکنر سه بعدی اسکن توپوگرافی برای تولید مدل های سه بعدی دیجیتال است. همچنین اسکنر سه بعدی ، به طور گسترده در صنعت سرگرمی و تولید فیلم و بازی های کامپیوتری استفاده می شود. از دیگر کاربرد های اسکنر سه بعدی می توان به کاربرد در دندانپزشکی، نمونه سازی صنعتی، ورزش و تناسب اندام، طراحی صنعتی، بازبینی طراحی، طراحی سطوح با کیفیت بالا و ساخت اعضای مصنوعی اشاره کرد. همچنین در سال های گذشته در اجرای قانون، مستند سازی صحنه جرم با استفاده از اسکنر سه بعدی کاربرد های فراوانی داشته است.

اسکنر سه بعدی با پایه متحرک

انواع اسکنر سه بعدی

در حقیقت، تکنولوژی هایی که می توانند یک فایل سه بعدی از یک جسم حقیقی را ایجاد کنند به چندین دسته تقسیم بندی می شوند. در یک تقسیم بندی آن ها را به دو دسته تماسی و غیر تماسی تقسیم می کنند. انواع غیر تماسی جدید تر بوده و کاربرد های بیشتری دارند. اسکنر سه بعدی غیر تماسی خود به دسته های فعال و غیر فعال تقسیم می شود.

اسکنر سه بعدی غیر تماسی

در اسکنر های غیر تماسی فعال از پرتو افکنی یا همان تابش نور استفاده می شود. در این نوع اسکنر سه بعدی ، با استفاده از بازتاب پرتو ها، جسم مورد نظر شناسایی می شود. این اسکنر های سه بعدی شامل اسکنر های التراسونیک و اشعه ایکس هستند.

در اسکنر غیر تماسی غیر فعال از هیچ گونه اشعه ای استفاده نمی شود. برای شناسایی شی مورد نظر از انعکاس تابش نور محیط استفاده می شود. این نوع اسکنر ها ارزان تر هستند چرا که در آن ها سخت افزار خاصی به جز دوربین دیجیتال وجود ندارد.

اسکنر سه بعدی پرتابل

اسکنر سه بعدی مثلثی

اسکنر سه بعدی لیزری مثلثی با بهره گیری از نوعی لیزر به صورت نقطه ای یا خطی و همچنین با به کارگیری یک سنسور یا دوربین، فرایند اسکن سه بعدی را انجام می دهد. اسکنر سه بعدی لیزری مثلثی با استفاده از سیستم محاسبات مثلثاتی و همچنین با استفاده از جمع آوری نور لیزر تابیده شده از جسم توسط سنسور های مخصوص، فاصله جسم تا اسکنر را اندازه می گیرد. در مرحله بعد فاصله مذکور و زاویه بین سنسور و منبع لیزر با دقت بالایی تعیین می شود. سپس با توجه به نور لیزر بازتابیده شده از نمونه، سیستم، زاویه تابش نور نسبت به سنسور را اندازه گیری می کند. نهایتا فاصله منبع نور تا سطح جسم به دست می آید.

به بیانی دیگر اسکنر سه بعدی لیزری میلیون ها نقطه یا خط را روی جسم پرتاب کرده و نهایتا انعکاس آن ها را با سنسور های مخصوص ثبت می کند. از آنجایی که سنسور ها در فاصله مشخصی از منبع لیزری هستند، نهایتا با استفاده از اطلاعات دیگری همچون فاصله جسم از اسکنر سه بعدی لیزری ، سخت افزار اسکنر می تواند از جسم، نقشه برداری کرده و اسکن سه بعدی را ثبت کند.

تصویر برداری اسکنر سه بعدی

اسکنر سه بعدی مثلثی لیزری بسیار دقیق بوده و وضوح آن تا ده ها میکرون است. اما برد این اسکنر سه بعدی تا کمتر از ۵ متر است.

اسکنر سه بعدی با نور ساختار یافته

اسکنر سه بعدی با نور ساختار یافته نیز از سیستم محاسباتی مثلثاتی برای اندازه گیری فاصله استفاده می کند. این نوع اسکنر سه بعدی به جای استفاده از نور خطی یا نقطه ای لیزر، از تابش الگوی خطی ساختار یافته ای روی جسم مورد نظر بهره می گیرد. در حقیقت، در این نوع اسکنر سه بعدی ، لبه های هر یک از خطوط نوری الگوی تابانده شده بررسی شده و فاصله اسکنر تا سطح نمونه محاسبه می شود. فناوری نور ساختار یافته در اسکنر سه بعدی ، به نام اسکن نور سفید یا آبی نیز شناخته می شود.

نقطه ضعفی که در این نوع اسکنر سه بعدی وجود دارد این است که الگوها را می توان تنها از یک نقطه در یک زمان نمایش داد. نتیجتا برای تشکیل یک مش ۳۶۰ درجه چندین اسکن سه بعدی باید با هم ترکیب شوند. این محدودیت را با نصب جسم مورد نظر روی یک صفحه گردان و همچنین متصل کردن خودکار اسکن های سه بعدی به یکدیگر بر طرف می کنند.

انواع اسکنر های سه بعدی

برای بهبود عملکرد اسکنر سه بعدی ، خصوصا برای اسکن سه بعدی اشیا براق، می توان از اسپری اسکن استفاده کرد که شبیه به رنگ اسپری است. این گونه اسپری به صورت ویژه ای روی سطوح چالش برانگیر مثل سطوح شفاف، تاریک و غیره، پوشش ایجاد می کنند. نهایتا با ایجاد لایه ای نازک و یکنواخت، یک سطح مات و تمیز ساخته می شود که برای اسکنر سه بعدی مناسب است.

اسکنر سه بعدی زمان پرواز (time of flight)

اسکنر سه بعدی زمان پرواز، از پالس های لیزری برای اندازه گیری فواصل بهره می گیرد. در حقیقت اسکنر سه بعدی زمان پرواز با یک قانون بسیار ساده فیزیک کار می کند. از آنجایی که سرعت نور ثابت است تنها لازم است مدت زمانی که طول می کشد نور از منبع خود به جسم برسد را سنسور ضبط کند. با این کار اسکنر به راحتی می تواند فاصله منبع نور تا سطح جسم را به دست آورد. در این گونه اسکنر سه بعدی مدار هایی وجود دارند که دقت اندازه گیری تا حد پیکوثانیه را دارا هستند.

اسکنر سه بعدی در حالت اسکن مجسمه

خرید اسکنر سه بعدی

برای خرید اسکنر سه بعدی ابتدا باید بسته به کاربرد مورد نظر یکی از انواع آن را انتخاب کرد. انتخاب و خرید اسکنر سه بعدی کار ساده ای نیست. در ابتدا به منظور خرید اسکنر سه بعدی باید این موضوع را مشخص کنیم که چه چیزی قرار است اسکن شود. گاهی در خرید اسکن سه بعدی باید توجه کنیم که یک اسکنر سه بعدی می تواند برای اسکن اشیا ثابت کوچک مناسب باشد اما برای اسکن چهره افراد مناسب نباشد. در بسیاری از اسکنر ها دقت اسکن جزئیات و سرعت اسکن دو پارامتر کلیدی هستند. برای مثال کسی که توسعه دهنده بازی است احتیاج دارد اشیا بازی را به صورت دیجیتال ایجاد کند. بنابراین به یک مش با وضوح بالا و همچنین بافت دقیقی از جسم نیاز دارد. در حالی در بسیاری از کاربرد ها تنها اندازه گیری دقیق شی کافی است.

علاوه بر موارد ذکر شده در مورد وضوح اسکنر سه بعدی ، برای خرید اسکنر سه بعدی باید به این موضوع نیز توجه شود که اسکنر سه بعدی ، در چه مکانی قرار است اجسام ما را اسکن کند. آیا به یک اسکنر سه بعدی ثابت نیاز داریم یا نوع قابل حمل آن.

فرایند تصویر برداری با استفاده از اسکنر سه بعدی

شیوه کار با اسکنر سه بعدی

برای راحتی کار با اسکنر سه بعدی لازم است بدانید حتی در هنگام استفاده از اسکنر های سبک دستی نیز گاهی ممکن است احساس سنگینی کنید. در این مواقع استفاده از کمک اهرم اسکنر سه بعدی و یا بازوی ردیابی می تواند کار را آسان کند. این بازو ها قابل حمل بوده و به شما این امکان را می دهند که اسکنر سه بعدی را به راحتی به هر موقعیتی منتقل کنید.

در استفاده از اسکنر سه بعدی لیزری دستی می توان از برچسب های هدف نیز استفاده کرد. این برچسب ها یک نقطه مرجع مفید برای اسکنر سه بعدی هستند و می توانند دقت اسکن و اندازه گیری ها را بالا ببرند. تنها لازم است این برچسب ها را در الگو های تصادفی روی قسمتی که قرار است اسکن شود قرار داد. نرم افزار اسکنر سه بعدی به صورت اتوماتیک از محل الگوها برای تعیین موقعیت هدف نسبت به اسکنر استفاده کرده و فرایند اسکن را در حین حرکت اسکنر بهبود می بخشد.

اسکنر سه بعدی

قیمت اسکنر سه بعدی

عواملی که در تعیین قیمت اسکنر سه بعدی موثر هستند می توانند شامل دقت و کیفیت اسکن و کارایی اسکنر باشد. اما در حالت کلی باید در نظر داشت که قیمت اسکنر سه بعدی معمولا گران است. اما امروز قیمت اسکنر سه بعدی پرتابل معمولا ارزانتر بوده و از بازه قیمتی ۵۰۰ دلار شروع می شود. همچنین قیمت اسکنر سه بعدی پرتابل می تواند تا ۳۰ هزار دلار نیز برسد. علاوه بر آن، قیمت اسکنر سه بعدی ثابت معمولا گران تر است. قیمت اسکنر سه بعدی ثابت از بازه ۱۰ هزار دلار شروع شده و تا ۷۰ هزار دلار نیز ممکن است برسد.