با کمک اسکنرهای سه بعدی می توان قطعه یا مدل سه بعدی را با فرمت های مختلف در اختیار داشت و حتی آن را اصلاح کرد و در صورت لزوم تغییراتی در مدل ایجاد کرد. کاربرد اسکن سه بعدی در بسیاری از زمینه ها مانند پزشکی، صنعتی، هوافضا، میراث فرهنگی و ... می باشد.

در تکنولوژی اسکن سه بعدی از یک پرتو لیزر به عنوان منبع نور استفاده می شود. اما لیزر همیشه منبع نور مناسبی نیست و گاهی اوقات از نور سفید هالوژن معمولی به عنوان یک منبع نور کاملا ایمن استفاده می شود.

اسکنرها می توانند مختصات سه بعدی میلیون ها نقطه را در یک بازه زمانی بسیار کوتاه ثبت کنند و داده های عددی به دست می آید که به آن ها ابرنقاط می گویند. فرمت های خروجی اسکنر ها معمولا WRL، PLY، OBJ، STL و ... می باشد.

به طور کلی برای به دست آوردن اطلاعات کامل از تمام وجه های یک قطعه به گرفتن اسکن از همه جهات نیازمندیم. بعد از آن همه اسکن ها با هم ادغام می شوند تا یک مدل کامل تشکیل شود. به تمامی این فرآیند که در ادامه توضیح بیشتری در مورد آن می دهم اسکن سه بعدی گفته می شود.

اسکنرهای سه بعدی دو نوع تماسی و غیر تماسی هستند. اسکنرهای سه بعدی ابرنقاطی ایجاد می کنند که ساختارسه بعدی دارد و از مجاورت نقاط مختلف در کنار هم ایجاد می شوند. ابرنقاطی که با این روش ایجاد می شوند معمولا به طور مستقیم استفاده نمی شوند و توسط نرم افزارهای مربوط به این کار به مدل سه بعدی تبدیل می شوند که به این کار اصطلاحا بازسازی می گویند. بازسازی شامل پیداکردن و اتصال نقاط مجاور برای ایجاد یک سطح پیوسته می باشد.

در اسکن سه بعدی، جسم توسط یک یا چند دوربین اسکن می شود و به سیستم مختصات سه بعدی منتقل می شود. اسکن سه بعدی با روش فعال و غیر فعال انجام می شود که با یکدیگر متفاوت هستند.

روش های فعال شامل مثلث نوری (Optical triangle)، روش مقطع نور(Light Section Method)، تکنیک های انگشتی (Finger Projection Techniques) می باشند.

Optical triangle: در این روش نشانگر لیزری و منبع نور در ساختاری مثلثی قرار می گیرند، به طوری که فاصله نقطه ای که پرتو لیزر در آن می افتد به وسیله منبع نور تعیین می شود که به آن اصطلاحا نقطه کانونی مثلثی می گویند.

Light Section Method: می توان گفت این تکنیک نسخه بهبود یافته مثلث نوری است.

Finger projection: در این تکنیک اطلاعات سطح سه بعدی به وسیه چند بخش نوری به دست می آید و الگوهای نواری سیاه و سفید به سطح جسم کاهش می یابد و داده ها با وضوح بیشتری به کامپیوتر منتقل می شوند.

همانطور که از اسم آن پیداست، این اسکنرها تماس فیزیکی با جسم برقرار نمی کنند و در عوض برای اسکن یک شیء به تکنیک های فعال و غیرفعال تکیه می کنند. این اسکنرها بر روی پایه ثابت می شوند. نتیجه نهایی آن یک ابر نقاط بسیار دقیق است که از آن می توان برای مهندسی معکوس، مونتاژ مجازی، تجزیه و تحلیل مهندسی، آزمایش و بازرسی ویژگی های نمونه سازی اولیه و ...استفاده کرد.

تکنیک غیرفعال غیر تماسی به تشعشعات بازتابی محیط متکی هستند و اکثر اسکنرهایی که از این نوع هستند، نور مرئی را به دلیل اینکه به راحتی در دسترس هستند، تشخیص می دهند.

این نوع اسکنرها هیچ تشعشعی از خود ساطع نمی کنند و به تشعشعات منعکس شده محیطی متکی هستند. آن ها نور مرئی را به دلیل اینکه یک تشعشع محیطی است و به راحتی قابل دسترس است، تشخیص می دهند. پرتوهای دیگری مانند مادون قرمز نیز می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

روش های غیر فعال به سخت افزار خاصی نیاز ندارند و فقط به دوربین های دیجیتال ساده نیاز دارند و بسیار ارزان هستند.

اسکنرهای ویدئویی استریوسکوپی، اسکنرهای فتومتریک، اسکنرهای مدلسازی مبتنی بر تصویر از نوع اسکنرهای غیرفعال غیرتماسی هستند.

این اسکنرها از دو دوربین فیلمبرداری استفاده می کنند که از هم کمی فاصله دارند و هر دو به یک جا نگاه می کنند. با تجزیه و تحلیل تفاوت های جزئی که بین دو تصویر وجود دارد، می توان فاصله را در هر نقطه از تصویر تعیین کرد. روش کار در این اسکنر بر اساس همان اصولی است که دید استریوسکوپی انسان را هدایت می کند.

در این روش معمولا از یک دوربین استفاده می شود و در شرایط نوری مختلف چندین عکس می گیرد. این تکنیک مدل شکل گیری تصویر را معکوس می کند تا جهت گیری سطح در هر پیکسل را بازیابی کند.

در این روش از دنباله ای از عکس ها در اطراف یک شیء سه بعدی در مقابل پس زمینه ای که دارای کنتراست است، استفاده می کنند.

سیلوئت ها، اکسترود می شوند و قطع می شوند تا به طور تقریبی بدنه بصری جسم را تشکیل دهند، اما فرورفتگی های جسم مانند داخل کاسه قابل تشخیص نیست.

 

اسکن سه بعدی در بسیاری از بخش ها به ویژه مهندسی معکوس و کنترل کیفیت استفاده می شود. از کاربردهای اسکن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

برای نمونه،  صفحه گردانی تنظیم شد و شخصی به طور ثابت روی میز روشنی ایستاد. میز حالت دوار دارد و شخص دومی با دستگاه اسکنر برای گرفتن اسکن در زوایای مختلف و از پیش تعیین شده آماده گرفتن اسکن است.