تبدیل واقعیت به مجازی ؛ اسکن سه بعدی و جزئیات
در دنیای پیشرفته کنونی با تلفیق نوآوری و سایر زمینه های فعالیت ، تغییرات به سزایی در فیلدهای مختلف ایجاد شده که میتوان این تغییرات را ابتدا راه پیشرفت فنآورانه دانست. فن آوری‌ها و ابتکارات بشریت ، مرزها را به گونه ای گسترش داده اند که تقریباً می توان گفت دیگر هیچ عرصه‌ای بی تاثیر بر زمینه دیگر نیست . دیگر شناسایی این خطوط مرزی قابل تشخیص نیستند.
در طی سال های اخیر ، این تغییرات کاملاً به صورت تصاعدی گسترش داشته اند به طوری که روند گسترش در ابتدای جوانه زنی ایده ها ، بسیار کمتر از زمان شناخته شدنشان بوده اند.
به طور مثال:
چه کسی می داند در پشت پرده و یا ابتدای راه ایجاد و ابداع روش داده برداری اپتیکی ، دیجیتایزر و اسکن سه بعدی چه روش و اندیشه ای بوده است؟ یا این که روش های تصویر برداری بر اساس ابعاد ، اندازه و هندسه جسم که حال حاضر آن ها را با عناوینی همچون اسکن سه بعدی و تصویر برداری اپتیکی می شناسیم آیا از همان ابتدا با همین تفاسیر و شمایل شروع به گسترش و جوانه زنی کرده اند؟
به طور کلی بسیاری از ابزار ها ، ابداعات و اختراعات کنونی حاصل نا خواسته هایی از دل تحقیقاتی بوده اند که شاید مخترع یا مبدع از همدان ابتدا دنبال مواردی که اکنون ما به این گونه و به این اشکال می شناسیم نبوده . اما مسیر تحول و تکامل آن ها از ابتدای کار به گونه ای رغم خورده ، که آن ها را به این سعادت اجباری کشانیده که توانسته اند وسیله ای را به دست بشر برسانند . نه تنها مرز های علم مربوطه فراتر رود ، بلکه در سایر علوم و فنون مفید فایده واقع شوند.
ریشه یابی فن آوری اسکن سه بعدی
در شناخت هر چیز ، آموخته ایم که ریشه یابی آن ، مسیر درستی را از فهم مطلوب آن موضوع در اختیار ما قرار می دهد. و از این رو در زمینه اسکن سه بعدی و اپتیکی نیز شیوه جستجو در پایه بنا فهم عمیقی در اختیار افراد جویای این شناخت قرار می دهد . شاید نتوان دقیق گفت که چه کسی و از چه مسیری و بر چه ادله ای منجر به ایجاد اینگونه ابزار پر کاربرد در بسیاری از موضوعات ، عامل ابتدایی بوده است . اما طبیعی است که بررسی گذشته ، ما را به زمانی ببرد که بشر نیاز به تکثیر دقیقی و یکسان از یک قطعه یا جسم را احساس کرده و به جهت ارضا این نیاز تصمیم به شروع این مسیر طولانی و پر پیچ خم گرفته است.
عملکرد های ابتدایی اسکن سه بعدی
تکثیر بصری و مختصات برداری دقیق از یک جسم ، می توان گفت بهترین و ابتدایی ترین تفسیر از عملکرد ابزار های دیجیتازر و اپتیکی مانند cmm و اسکنر های سه بعدی میباشد. این ابزار ها با هدف شناساندن هندسه یک قطعه به رایانه ها و کامپیوتر ها از نظر هندسه و ظاهری به کار می روند . به طور کلی بر مبنای تعریف مختصات یک جز از یک جسم به زبان های برنامه نویسی و در نهایت قابل فهم توسط کامپیوتر عمل می کنند. اما این تنهای یک تعریف از ابتدای شناخت این ابزار نوین می باشد.
همانطور که گفته شد ، نیاز به یک جسم ثانویه مشابه به جسم اولیه ، هدف اصلی این فرآیند بوده. در زمان های گذشته که انسان ها از ابزار هایی همچون رایانه ها بهره مند نبوده اند ، تنها وجود قطعه برای عملیات هایی مانند قالب گیری با متریال های مختلف کافی بوده تا بتوانند به جسم دومی ، مشابه جسم اول دست یابند. اما در اثر گذشته زمانه و پیشرفت کامپیوتر ها ، که نیاز اصلی در فرآیند های ساخت همین رایانه ها بوده ، نتیجه بر آن شده که تنها کافی نیست که خودمان هندسه قطعه را بشناسیم.
می بایست کامپیوتر نیز ظاهر قطعات را کامل به عنوان یک همکار در صنعت و سایر عرصه ها بشناسد. اما مشکلی اصلی عملکرد دو بعدی بودن تصاویر و ابزار های تصویر برداری ای چون دوربین بوده است که نمی توانسته اند عمق یک قطعه و جهات مختلف آن را برای کامپیوتر تعریف کند. در نتیجه به ابزاری نیاز است که بتواند با تبدیل مختصات های قطعه به کد های باینری قابل شناخت برای کامپیوتر این امر را میسر سازد.
راهکار نرم‌افزاری جهت اسکن سه بعدی
ابتدا مبدعان و مخترعان به راهکار های نرم افزاری روی می آورند که در واقع این موضوع را به طور ساده این گونه تفسیر میکند ؛ اگر کامپیوتر دانش کافی را برای شناخت قطعات به طور سه بعدی ندارد در نتیجه می بایست دانش کامپیوتر را افزایش داد . تا بتواند با استفاده از یک مجموعه تصویر از یک قطعه و عمق شناسی تصاویر ، این قطعه را برای خود به صورت کد تعریف و قابل شناسایی کند. این قدم بسیار مهم و ابتدایی ، شروع راه جوانه زنی تکامل تبدیل هندسه واقعی به هندسه مجازی می باشد که نوعی از عملکرد تجهیزات اسکن سه بعدی و دیجیتایزر را نیز تفسیر می کند.
این روش ساخت قطعه مجازی ، در واقع روش عملکرد نرم افزار های اسکن سه بعدی گوشی های همراه می باشد که اکنون در برخی از کاربرد ها مورد استفاده قرار می گیرند . اما حقیقت این است که این کاربرد و روش نرم‌افزار چندان موفق نبوده ؛ حتی اکنون در کاربرد تلفن همراه. به گونه ای که سازندگان تلفن همراه و برنامه نویسان نرم افزار ها ، بعد از استفاده از ماژول ها دوربین های شناسایی عمق در تلفن های همراه توانسته اند از ابزار موبایل به عنوان اسکن سه بعدی استفاده کنند.
راهکار نرم افزاری یا …
در واقع این روش نرم افزاری در ابتدا روش به نظر مطلوبی بوده ؛ اما تنها برای ابتدای راه. بسیار مناسب به نظر می رسیده که انسان بتواند یک جسم را به کامپیوتر بدون هزینه ماژول و ابزار اضافی بفهماند . تلاش بی ثمر اما پر فایده بوده زیرا برای رسیدن به پله آخر یعنی تجهیزات اپتیک ، می بایست پله های اول نیز طی می شدند .
بعد از این تلاش، محققان به این نتیجه رسیدند که رایانه ها به ابزار و یا ماژولی فراتر از دوربین عکس برداری و فیلم برداری برای داده برداری از هندسه یک قطعه و جسم نیاز دارند. همانطور که نیاز است برای فهماندن حروف و اعداد از کیبرد استفاده کرد و یا از موس برای دسترسی به اطلاعات کامپیوتر . می بایست یک ابزار نیز برای مختصات برداری از اجسام ، اختراع و ابداع شود.
ورود ماژولار اسکن سه بعدی
ابتدایی ترین این ماژول ها ، ابتدای عملکرد تجهیزات CMM را تفسیر می کنند. محققان به این نتیجه رسیدند که یک ابزار باید باشد که بتواند ابتدا در یک مختصات مشخص به نام صفر و صفر قرار گیرد . سپس نسبت به آن مختصات اصلی یا خانه ، مختصات نقاط مختلفی از قطعه را برای کامپیوتر تعریف کند. درست مانند مختصات دکارتی که شما نیاز است برای تعریف یک خط در یک محیط سه بعدی ، موقعیت نقاط ابتدا و انتهای آن را نسبت به موقعیت اصلی صفر و صفر تعریف کنید . این نقطه برداری در دستگاه CMM توسط حرکت در سه محور اصلی انجام میگیرد که می تواند توسط یک ابزار ، برخورد به جسم را در هر نقطه با دقت بالایی احساس و ثبت موقعیت کند. دانشمندان در این قدم توانسته بودند به نتیجه ای مطلوب اما زمانبر دست پیدا کنند و حالا نیاز بود به بهینه کردن این پروسه بپردازند.
با دخیل کردن عملکرد لیزر ها ، پروژکتور ها و دوربین ها با قابلیت ثبت عمق ، ابتدایی ترین اسکنر های سه بعدی ایجاد شدند.این اسکنر ها می توانستند با سرعت بالاتری نسبت به CMM به ثبت و ضبط اطلاعات بپردازند و برای اشکال پیچیده تر بسیار مناسب بود. به رغم ساده تر بودن مکانیزم عملکردی که تنها توسط یک ماژول الکترونیکی و یک پرژکتور عمل اسکن سه بعدی انجام می‌شد، هزینه تجهیزات نیز به نسبت پایینتر بودند. اما همچنان این پروسه و تجهیزات جای کار داشتند. در طی این روند اقسام مختلفی از تجهیزات اپتیک و دیجیتایزر ها مانند اسکن سه بعدی تجاری سازی شدند و بازار ارائه گردیدند . در ادامه بهینه سازی های بسیاری نیز بر این تجهیزات اعمال شد تا توانستند به دقت بسیار بالایی از داده برداری با دقت ۱۰۰ میکرون دست یابند.
توجیه خرید اسکنر سه بعدی
گفته شد که تجهیزات اسکنر سه بعدی به نسبت تجهیزات CMM از هزینه کمتری برخوردارند اما این هزینه همچنان برای بسیاری بالا و به صرفه نیست. البته این هزینه بی علت نبوده و هر چه در طول زمان اسکنر های سه بعدی دقیقتر گشتند ماژول ها و عملکرد های حساس تری در آن ها به کار رفت که حتی شرایط نگه داری از این تجهیزات هم کمی دشوار گرداند. از طرف دیگر خریداری اسکن سه بعدی برای برخی که فقط در مقطع های مختلف و کوتاه به این تجهیزات نیاز پیدا می کنند ، توجیه اقتصادی نخواهد داشت.
فرآیند های جانبی و استفاده از اطلاعات اپتیکی اسکن سه بعدی
حالا این تجهیزات اپتیک و دیجیتایزر می توانند اجسام حقیقی را به داده ای متشکل از توده‌ای از نقاط مختصات یابی شده تبدیل کنند. در این مرحله ، بحث استفاده از این نقاط جهت تبدیل آن به جسم ملموس و بصری توسط انسان و قابل استفاده در پروسه های بعدی مورد نیاز مطرح است.
به این توده نقاط ، ابر نقاط گفته می شود که می بایست با اتصال هر سه نقطه به هم و به نقاط مجاور شبکه ای توری مانند ایجاد شود تا پوسته خارجی جسم را تشکیل دهند . این شبکه های مثلثی منظم و مرتب شده توسط ابر نقاط ، مانند رابیتس هایی عمل می کنند که در امور عمرانی مورد استفاده قرار میگیرند.
این شبکه ها مش نام دارند. تبدیل این ابر نقاط به مش در گذشته چالشی بوده که روبه‌روی اوپراتور های اسکنر های سه بعدی قرار می گرفته. اما اکنون به کمک رابط های کاربری پیشرفته ارائه شده توسط شرکت های مختلف این مشکل تقریباً بر طرف گردیده. مگر در موارد خاصی که نیاز مستقیم به تغییرات در چیدمان نقاط داریم.
دقت مش و ابر نقاط
چیدمان نقاط در ابر و نزدیکی آن ها به هم دقت اسکنر سه بعدی را مشخص می گرداند . به طور مثال اگر میانگین فاصله دو نقطه در ابر نقاط ۰.۵ میلیمتر باشد ، در واقع دقت داده برداری اسکن سه بعدی نیم میلیمتر است. اما یک تجهیز دیجیتایزر یا اسکنر سه بعدی فقط از یک دقت برخوردار نیست.
می توان پروژه های مختلف را بسته به حساسیت ، با دقت های مختلف اسکن کرد. مش های تشکیل شده توسط ابر نقاط در برخی کاربرد ها مانند پرینت سه بعدی قابل استفاده اند . اما در اکثر موارد مانند اجزاء مکانیکی که از یک ساختار منظم و متشکل از اجزا و شمایل ساده مانند استوانه ، مخروط و سایر فیچر های مشخص و ملموس می باشند نیاز به تبدیل ساختار تو خالی مش ، به یک ساختار تو پر با سطح صاف و منظم می باشد . که بتوان تغییرات مدلسازی در نرم افزار هایی همچون کتیا ، سالید ورک و اینونتور بر روی آن ها ایجاد کرد.
مدلسازی و سطح سازی در اسکن سه بعدی
به دلیل این که در اکثر پروژه ها ، جسم اسکن شده در سایر فرآیند های مدلسازی مورد نیاز است ، غالب آن ها به این فرآیند نیاز دارند . به عنوان مثال جهت طراحی قالب تزریق پلاستیک یا قالب های پرس مورد استفاده قرار می گیرند. این فرآیند در برخی موارد بسیار زمان بر می باشد و نیازمند تخصص در زمینه تبدیل مش به جسم تو پر یا به اصطلاح سالید است که قالباً خود اوپراتور اسکنر سه بعدی این فرآیند را انجام می دهد.
جزئیات این روند به این گونه است که در نرم افزار های تبدیلی و مدلسازی سه بعدی ، سطوحی که به اصطلاح سرفیس گفته می شوند روی مش ها قرار میگیرند . تا با یک برآیند کلی به سطح خارجی جسم در هر نقطه دست یابند. این سطح می بایست در هر مقطع و هر شکل مجزا از قطعه ، به طور مجزا میانیگین گیری شود تا اشکال و هندسه های مختلف جسم به طور جدا از هم مدل شوند.
این فرآیند سطح سازی یا سرفیسینگ می تواند به صورت اتوماتیک توسط نرم افزار ها انجام گیرد یا به صورت دستی توسط اوپراتور . تفاوت این دو فرآیند در دقت سطح سازی می باشد . زیرا در قطعاتی که نیاز به دقت بالایی در جدا سازی هندسه ها نیست منطقی نیست که وقت زیادی بر روی پروژه توسط اوپراتور صرف شود . به طبع هزینه پروژه نیز افزایش می یابد. اما در پروژه های با دقت بالا در جدا سازی ، نیازمند عملکرد تخصصی اوپراتور می باشد . تا در یک جسم به طور کامل و جداگانه سطوح را چیدمان کنند. پس از چیدمان سطوح حجم سازی به طور خودکار انجام میگیرد. و حالا آن جسم که در واقعیت موجود است به صورت مجازی در کامپیوتر موجود و قابل استفاده می باشد.
موارد و کاربرد های تجهیز اسکنر سه بعدی
هدف از اسکن سه بعدی همانطور که پیشتر گفته شد ، شناساندن هندسه جسم به کامپیوتر و تبدیل آن به مختصات و در نتیجه کد های باینری می باشد . چرا که حال حاضر بسیاری از فرآیند های طراحی و تولید با استفاده از رایانه ها انجام میگیرند و در نتیجه این نیاز به اسکن سه بعدی احساس شده . فرآیند های تولیدی و طراحی بسیار گسترده هستن و محدود تنها به چند کاربرد خاص نیستند. اما در این قسمت به برخی از آن ها اشاره خواهیم داشت .
صنعت و اسکن سه بعدی
در بسیاری از فرآیند های صنعتی مانند قالبگیری فلزات و تزریق پلیمر ها ، قطعه به طور دستی ساخته شده و یا پیشتر توسط طراحان و تولید کنندگان متفاوت طراحی و تولید گشته. حالا جهت تولید مجدد و یا از نو توسط یک شرکت مجزا باید مسیر معکوس طی گردد تا مجدد به مدل سه بعدی قطعه در کامپیوتر دست یابند . چرا که در فرآیند های طراحی قالب نیاز است تا قطعه از یک بلوک کم گردد تا در اثر باقی مانده از آن ریخته گری یا تزریق انجام گیرد. فرآیند های دیگر مانند نورد ، پرس ، ساخت افزایشی یا پرینت سه بعدی ، انواع روش های ساخت کاهشی مانند تراش فلزات و سایر روش های کاربردی نیز به این اطلاعات نیاز دارند.
در دو نوع ویژه که بیشتر می توان تاثیر کمک اسکنر های سه بعدی را ملاحظه کرد فرآیند های پرینت سه بعدی و حالت های مختلف تراش فلزات می باشد. در پرینت سه بعدی که توسط پرینتر های مختلف با کاربرد های متفاوت انجام میگیرند می توان در مرحله اطلاعات مش شده ، پرینت را انجام داد و نیاز به مدلسازی و سطح سازی نمی باشد. مگر آن که اوپراتور یا کارفرما به طراحی مجدد یا ایجاد تغییرات نیاز داشته باشد.
در فرآیند های تراش نیز این گونه است . اما قالب استفاده از فرآیند های اپتیک و اسکن سه بعدی در فرآیند ساخت کاهشی ، در استفاده از ماشین آلات CNC میباشد. در این ماشین آلات نیز اطلاعات اسکن و دیجیتایزر می توانند در همان مرحله مش مورد استفاده قرار گیرند. فرز CNC، تراش CNC ، وایر کات ، اسپارک ، لیزر از جمله این کاربرد ها می باشد.
پزشکی و اسکن سه بعدی
عرصه پزشکی از جمله زمینه های لب مرزی می باشد که اسکن سه بعدی توانسته کمک بسزایی به جامعه بشریت برساند. در علوم پزشکی نیز برداشت اطلاعات از بدن انسان و سایر موجودات نیز در طی رشد این زمینه حس گردیده چرا که با ظهور استفاده از اعضای مصنوعی در بدن مورد بحث قرار گرفته است. برای اعضای داخلی از اسکن های پرتوی و برای اعضای خارجی از اسکن های لیزری و پرژکتوری استفاده می گردد.
اطلاعات حاصل از بدن انسان در این کاربرد همان هندسه است اما با قابلیت رشد و تغییر . در بازه زمانی ای که فرآیند کار شدن اعضای مصنوعی انجام میگیرد باید در نظر داشت که این اطلاعات صرفاً می توانند در یک بازه مشخص که رشد چشم گیر نیست مورد استفاده قرار گیرند.
اما در برخی از اعضا می تواند هنگام ساخت عضو مصنوعی از مکانیزم های با قابلیت افزایش سایز به طور خودکار و منطبق شونده استفاده کرد . یا در برخی دیگر نیاز نیست به طور دائم از جسم طراحی و ساخته شده استفاده کرد . مانند برخی از ایمپلنت های داخلی و استخوانی.
اسکن سه بعدی و هنر و گرافیک
همانطور که مشخص است در کار های تصویری و تجسمی ، به نسبت بیشتر با سازه ها و اجسام غیر متقارن و اشکال نامشخص کار می شود . و تبدیل آن ها حتی با شباهت نه چندان نزدیک ، کار بسیار دشواری است. از آن جا که افراد هنرمند با دستان خود امکان بیشتری را برای خلق آثار پیچیده دارند ، این آثار ابتدا به طور دستی ساخته شده و جهت استفاده در کاربرد های دیگر توسط کامپیوتر و نرم افزار های مختلف از اسکنر سه بعدی استفاده می شود.
از جمله زیر شاخه های بیشتر درگیر با اینگونه موضوعات ، انمیشین سازی و بازی سازی می باشد . که نیاز به استفاده از کارکتر ها و آبجکت های مختلف دارند. دیگر زیر شاخه ها نیز مانند مجسمه سازی ، ظروف چینی و سفالی هستند که جهت ساخت قالب یا سایر کاربرد های وابسته به فرآیند های اسکن سه بعدی نیازمند خواهند شد.
اسکن سه بعدی در امور آکادمیک
کاربرد های دانشگاهی و تحققاتی بسیار گسترده هستند و در پیشرفت تمامی موضوعات دخیل اند . قابلیت محدوده‌گزاری برای همکاری اسکنر سه بعدی و علوم مختلف وجود ندارد . چرا که در هر ناحیه که جسم دخیل است و نیاز به استفاده از جسم در کامپیوتر وجود دارد میبایست از اسکنر های سه بعدی استفاده کرد. اما شناخته شده ترین علوم در استفاده از دیجیتایزرها و تجهیزات اپتیک ، علوم مهندسی و به خصوص مهندسی مکانیک و متالورژی می باشد. این بهره‌بری ها در تحلیلات مهندسی مانند تحلیل های المان محدود سیالاتی و جامداتی، تحلیل های ارتعاشی و سایر موارد مرتبط به آنالیز ساختاری و مکانیکی قطعات به کار میروند.
اسکن سه بعدی در موارد هایتک
کاربرد های دانشگاهی و تحققاتی بسیار گسترده هستند و در پیشرفت تمامی موضوعات دخیل اند . قابلیت محدوده‌گزاری برای همکاری اسکنر سه بعدی و علوم مختلف وجود ندارد . چرا که در هر ناحیه که جسم دخیل است و نیاز به استفاده از جسم در کامپیوتر وجود دارد میبایست از اسکنر های سه بعدی استفاده کرد. اما شناخته شده ترین علوم در استفاده از دیجیتایزرها و تجهیزات اپتیک ، علوم مهندسی و به خصوص مهندسی مکانیک و متالورژی می باشد. این بهره‌بری ها در تحلیلات مهندسی مانند تحلیل های المان محدود سیالاتی و جامداتی، تحلیل های ارتعاشی و سایر موارد مرتبط به آنالیز ساختاری و مکانیکی قطعات به کار میروند.
دسته بندی اسکن سه بعدی
هدف از اسکن سه بعدی همانطور که پیشتر گفته شد ، شناساندن هندسه جسم به کامپیوتر و تبدیل آن به مختصات و در نتیجه کد های باینری می باشد . چرا که حال حاضر بسیاری از فرآیند های طراحی و تولید با استفاده از رایانه ها انجام میگیرند و در نتیجه این نیاز به اسکن سه بعدی احساس شده . فرآیند های تولیدی و طراحی بسیار گسترده هستن و محدود تنها به چند کاربرد خاص نیستند. اما در این قسمت به برخی از آن ها اشاره خواهیم داشت .
کیفیت
منظور از کیفیت در استفاده از اسکن سه بعدی و این گونه تجهیزات ، کیفیت داده برداری یک دستگاه می باشد. از دو جنبه می توان مورد کیفی را محدود کننده فرض کرد . مورد اول محدودیت توسط دستگاه ها و تجهیزات اپتیک می باشد که نتوانند کیفیت مورد نظر را ارئه دهند.
مورد دوم کیفیت مورد نیاز در پروژه می باشد. به مورد دوم بهتر است به گونه ی شرایط مرزی و یا شرایط پروژه نگاه کرد و نه تعیین کننده مرز و حد . جهت وضوح بهتر این موضوع به مثالی اشاره خواهیم داشت . در یک پروژه هایتک ممکن است به دقتی معادل ۱۰ میکرون نیاز باشد اما تجهیز دارای کمترین عدد ۱۰۰ میکرون باشد. و اما در پروژه ای مربوط به تجهیزات و ادوات کشاورزی نیازمند حداقل دقت نیم میلیمتر می باشد . که استفاده از دقت ۱۰۰ میکرون در این پروژه آن چنان منطقی نخواهد بود. زیرا فایل های مدلسازی نیز بسیار حجیم خواهند شد.
مقیاس پروژه
اسکنر های سه بعدی در دسته بندی مقیاس های قابل اندازه برداری نیز قرار می گیرند . مقیاس یا همان اندازه پروژه مفهومی متفاوت از سنگینی پروژه در اینجا خواهد داشت و به معنای اندازه هندسی پروژه می باشد . با اشاره به مثال ملموسی ، موضوع مورد بحث قرار میگیرد. گاهی پروژه هایی مبنی بر داده برداری از یک سازه ساختمانی پیش می آید. که استفاده از تجهیزات اسکنر سه بعدی مناسب اسکیل خود را طلب می کند.
در این نوع دستگاه ها ، دقت دستگاه از چند میلیمتر شروع می شود و جزئیات بزرگ را با دقت خوب نمایش میدهند. اما قالب پروژهای اپتیکی ، در مقیاس های متوسط و کوچک می باشند . که به طور معمول با قطعات و اجسام از آن ها نام برده می شود. سنگین بودن در اینجا مطرح نخواهد بود زیرا ممکن است یک قطعه دارای وزن زیاد اما حجم کم باشد . که قابل داده برداری با تجهیزات دسته متوسط و کوچک می باشد.
محدودیت های اسکن سه بعدی
اسکن سه بعدی همان طور که مشخص شد و شاید قبل از این مقاله نیز برایتان مشخص بود ، محدودیت های ناچیزی در آن نهفته است . اما با ورود برخی از افزونه ها و ابزار های جانبی این محدودیت تقریباً به صفر رسیده اند . جهت تکمیل هر چه تمام تر این مقاله ، این موارد را به همراه روش بر طرف کردن آن ها و ابزار های جانبی آن ها بیان می‌کنیم
اجسام براق یا به رنگ مشکی
این اجسام به دلیل رفلکت یا بازتاب نامناسب نور باعث ایجاد فیدبک نامناسب در برگشت به دوربین های اسکنر سه بعدی می شوند. همانطور که پیشتر اشاره شد عملکرد اسکنر سه بعدی توسط پرژکتور و دوربین های زاویه ای انجام می شود. اما اگر جسم به گونه ای باشد که بازتاب به طور مناسب انجام نشود یا آنقدر سیاه باشد که با جذب نور ، المان ها بر روی جسم مشخص نباشد این فرآیند با مشکل مواجه می شود. اما راه حل این مسئله نیز به لطف برخی ابزار های جانبی برطرف گردیده . دو ابزاری که به آن ها اشاره خواهد شد از کمک های اصلی فرآیند اپتیک می باشد.
۱. مارکر ( نشانه)
مارکر ها برچسب های تقریباً کوچک با قطر مشخصی هستند. با چسباندن نامنظم آن ها و به صورت رندوم و با فاصله های نابرابر یک الگوی تکرار نشدنی را روی قطعه ایجاد میکنند . تا هر چند مارکر که در هدف اسکنر قرار میگیرد مشخص شود مربوط به کدام قسمت از قطعه و کدام الگو می باشد. این مارکر ها از جنس های خاص با رنگ های خاصی تشکیل شده اند تا بتوانند به نحو احسنت نور را بازتاب کنند .
۲. اسپری های غیر مخرب
این اسپری ها که ترکیب چند نوع گاز و ماده دیگر می باشد. در مواجه با اکسیژن به صورت سفید رنگ به رسوبی تبدیل می شود که تمیز کاری آن با دستمال خشک به راحتی انجام میگیرد. مشابه این اسپری ها، در شناسایی ترک قطعات و آسیب تجهیزات حساس استفاده می شود و در آن کاربرد به رنگ قرمز می باشند. این اسپری با پاشش بر روی قطعه آستر نازک ، سفید و ماتی ایجاد میکند . که هم در ابعاد قطعه تغییراتی ایجاد نشود و هم دفع نور بهتری انجام گیرد.
اجسام با ساختار های درونی دور از دسترس
این اجسام به دلیل این که نفوذ دستگاه اسکنر سه بعدی در داخل آن ها امکان پذیر نیست ، در فرآیند ها کمی مشکل ایجاد می کنند. مانند این مسئله در شیر های ریخته گری ای می باشد که ماهیچه ها بعد از ریخته گری از خود بر جای گذاشته اند . راه حل این عنوان به دو نوع نرم افزاری و سخت افزاری تا حدودی قابل حل می باشد.
۱. نرم افزاری
با توجه به کاربرد نرم افزار های مختلف مبنی بر پوسته گیری با فاصله یکسان از سطح خارجی به سطح داخلی ممکن گردیده . این فرآیند میتواند در پروژه هایی که فرم داخل قطعات با بیرون قطعات یکسان باشد به کمک آید. این یک روش دقیق و مطمئن هستند ، اما همان طور که گفته شد برای قطعات با فرم داخلی و خارجی یکسان اند.
۲. سخت افزاری
برخی اسکنر های سه بعدی با کاربرد های تصویر برداری درون حفره ای ساخته و ارائه شده اند. به طور مثال در سطح جدیدی از داده برداری ابتیک و دیجیتایزر ها ، تجهیزات مختصات برداری از دندان ها در علوم پزشکی ، توسط تجهیزات اسکنر سه بعدی باریک ممکن گردیده است. این اسکنر ها در مقیاس های کوچک ساخته شده اند و قابلیت داده برداری درون دهان را دارند . برای قطعات و اجسام دیگر تجهیزاتی ابداع شده اند که هنوز به طور انبوه تجاری سازی نگردیده اند.
معرفی و شناخت برخی اسکنر های سه بعدی
در این قسمت از مقاله به معرفی برخی از اسکنر های سه بعدی می پردازیم. همانطور که گفته شد اسکنر های سه بعدی در دسته بندی های مختلفی تقسیم بندی می شوند. اینجا نیز در معرفی ، بر اساس المان مقیاس به معرفی آن ها می پردازیم.
مقیاس کوچک و متوسط
این گونه اسکنر های سه بعدی به طور کلی به داده برداری از مواردی می پردازد که به آن ها بتوان لغب جسم را داد. به بیان دیگر چیزی که بتوان آن را قطعه یا یک بخشی از یک سیستم کلی خطاب کرد. به طور مثال؛ قطعات خودرو ، قطعات ماشین آلات صنعتی ، قطعات توربین ، مجسمه ها و ظروف سایر موارد که از این توضیح پیروی کند. اما به معنی آن نیست که الزاماً قطعه باید سبک باشد. قطعه می تواند سنگین اما کوچک و سبک اما حجیم باشد. در این مقیاس کاری مواردی که ارائه می شود از جمله دستگاه های پرکاربرد جهانی می باشند . که توسط رابط کاربری مخصوص به خودشان کنترل می شوند.
اسکنر سه بعدی GOM
می توان گفت تجیزات GOM آلمان از جمله اولین اسکنر های تجاری سازی شده جهانی هستند . که در این عرصه به عنوان پر تجربه ترین شرکت حضور دارند. این اسکنر های در واقع متعلق به شرکت Hands on Metrology می باشد. در گذشته و در واقع در ابتداظهور سایر شرکت ها ، اسکنر این شرکت فقط به صورت رو میزی ارائه می شد. و امکان اسکن به صورت پرتابل نداشتند . اما با گذشت زمان و افزایش رقابت ، به محصولاتی به طور پرتابل و کمی با مقیاس بزرگ روی آورد . رابط کاربری و نرم افزار های کاربری تجهیزات داده برداری اپتیک و دیجیتایزر ها برای هر تجهیز مختص به شرکت سازنده همان دستگاه می باشد . و نرم‌افزار با لایسنس یگانه متعلق به همان دستگاه فعال می شود.
اسکنر سه بعدی NextEngine
اسکنر های شرکت Hexagon که با نام Next Engine در بازار شناخته شده اند ، دیگر تجهیز اسکن سه بعدی می باشد. که همانند دستگاه های GOM از کیفیت داده برداری بالای برخورداند. این شرکت علاوه بر اسکنر های سه بعدی به تجهیزات CMM پرتابل نیز مشهور می باشد. در واقع توانسسته خدمات CMM را در محل نیز ممکن گرداند. از سایر کاربرد های تجهیزات این شرکت داده برداری با قابلیت التراسونیک می باشد. که از آن به عنوان ماژول تشخیص عمق برای تصاویر استفاده می شود.
اسکنر سه بعدی Einscan
دیگر شرکت معروف در زمینه فروش تجهیزات و اسکنر های سه بعدی با کاربرد های مختلف Shinning 3d. می باشد که محصولات آن با عناوین einsacan شناخته می شوند. این شرکت توانسته تنوع محصولات خود را به گونه ای گسترش دهد که تقریباً در مقیاس کوچک و متوسط مورد برای محدودیت وجود نداشته باشد. محصولات پرچم دار این برند ، اسکنر های دهان می باشد . که با رابط کاربری بسیار آسان ، کارکرد با تجهیز را نیز برای تمامی کاربران با راحترین حد رسانده است. به طوری که می توانید در رابط کاربری فایل مربوطه را به طور کامل آماده سایر فرآیند پرینت سه بعدی و قالب گیری کنید.
اسکنر سه بعدی GOM
می توان گفت تجیزات GOM آلمان از جمله اولین اسکنر های تجاری سازی شده جهانی هستند . که در این عرصه به عنوان پر تجربه ترین شرکت حضور دارند. این اسکنر های در واقع متعلق به شرکت Hands on Metrology می باشد. در گذشته و در واقع در ابتداظهور سایر شرکت ها ، اسکنر این شرکت فقط به صورت رو میزی ارائه می شد. و امکان اسکن به صورت پرتابل نداشتند . اما با گذشت زمان و افزایش رقابت ، به محصولاتی به طور پرتابل و کمی با مقیاس بزرگ روی آورد . رابط کاربری و نرم افزار های کاربری تجهیزات داده برداری اپتیک و دیجیتایزر ها برای هر تجهیز مختص به شرکت سازنده همان دستگاه می باشد . و نرم‌افزار با لایسنس یگانه متعلق به همان دستگاه فعال می شود.
اسکن سه بعدی Creaform
تجهیزات دیجیتایزر Creaform نیز یکی از برترین شرکت های فعال در حوزه ساخت و ارائه محصولات اپتیک و دیجیتایزر می باشد . که به طور کلی بیشتر بر اسکنر های پرتابل تمرکز داشته و دارای مزیت رابط کاربری کاملتری می باشد. نرم افزار این شرکت از مزیت هایی برخورد است که برخی با سایر برند ها برابر و برخی نیز متمایز و بهتر است.
مقیاس بزرگ
از جمله کاربرد های این نوع اسکنر ها می توان به داده برداری از یک فضا جهت فرآیند های طراحی فرآیند نام برد. در سایر فناوری های نرم‌افزاری که از این نوع اسکنر ها استفاده می شود . مهمترین آن ها موزه های آنلاین می باشد که با حمایت های فرهنگی بسیاری روبه‌رو شده. این تجهیزات از ماژول های اپتیکی بسیار قدرتمندی برخوردار می باشند . و به نوع خاص تر از بازتاب ، یعنی بازتاب امواج و نور اتکا می کند.
اسکنر سه بعدی Z+F
داده برداری در فضای باز و از سازه های بزرگ از قابلیت ها و تمرکز های شرکت Z+F می باشد . و به کل فیلد کاری خود را از رقبا صاحب سبک مقیاس کوچک جدا کرده اما بی رقیب نیز نمانده است. از جمله مکان های کاربردی این اسکنر ها پلایشگاه ها ، نیروگاه ها ، کارخانه های تولیدی ، اماکن فرهنگی گردشگری و تاریخی می باشد . بسیار می توانند با عملکرد خود به رویکرد هایی مانند چیدمان فرآیند ، کنترل فرآیند ، تاثیرات محیطی و داده سازی جهت امور فرهنگی کمک کند.
اسکنر سه بعدی Topcone
عملکرد تجهیزات و اسکنر های سه بعدی این شرکت با مورد قبلی چندان در اسکنر ها ملموس نیست . اما در رابط کاربری بسیار متفاوت واقع شدند. برند Topcone که با اصطلاح موقعیت یابی پس از نام برند معرفی میگردد . بسیار در کنترل فرآیند های عمرانی بزرگ و پر ریسک که نیازمند دقت بالایی می باشند ، مفید عمل کرده است.
و در پایان...
اسکن سه بعدی با بهینه شدن خود در طی سال های اخیر ، به بهینه سازی دو چندان سایر عرصه ها کمک کرده است . و بسیاری از داده های مورد نیاز در سایر فناوری ها ، به استفاده از این تجهیز اپتیک گره خورده . نه می توان آن را در کاربرد محدود کردن و دیگر اشل های مهم و محدود کننده ابزار های اندازه برداری. اجسام را مطابق با اصل آن ها در صفحه مانیتور شما مجسم میگرداند . شما را قادر میسازد بدون دقدقه به ادامه فرآیند مورد نیازتان بیاندیشید.
می توانید تاثیرات آن را هر روز در خودرو ها و محل های کار خود بدون آن که متوجهش شوید. ملاحظه کنید اما آیا وجود این نوع قطعات با این پیچیدگی بدون این فن آوری نوین اپتیکی ممکن بوده؟ آیا می توان انکار کرد که فناوری جدیدتری ظهور کرده که دیگر اسکنر های سه بعدی کارایی ندارند؟ شاید بتوان بعد ها این ادعا را کرد اما حال حاضر ، اسکنر های سه بعدی پادشاه دنیای مهندسی معکوس می باشند.
سوالات متداول
- دقت
-هزینه
- زمان
- خروجی ها
مشاوره رایگان و ثبت سفارش
- شماره تماس: ۰۹۱۸۸۱۱۴۸۷۸ / ۰۹۰۲۷۹۲۴۰۰۱ - حبیبی
- و فضای مجازی متصل