แกดเจ็ต

การทำความเข้าใจเทคโนโลยี: เครื่องสแกน 3 มิติทำงานอย่างไร

การทำความเข้าใจเทคโนโลยี: เครื่องสแกน 3 มิติทำงานอย่างไร

เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติกำลังกลายเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบและการจำลองทางวิศวกรรม แต่เซ็นเซอร์ธรรมดาจะพัฒนาโมเดล 3 มิติที่แม่นยำได้อย่างไร

เครื่องสแกน 3 มิติสามารถใช้เพื่อสร้างแบบจำลอง CAD ของห้องชิ้นส่วนส่วนประกอบและแม้แต่คน สำหรับหลาย ๆ บริษัท เครื่องสแกน 3 มิติมีความสำคัญต่อธุรกิจเช่นเดียวกับซอฟต์แวร์วิศวกรรม อุปกรณ์ใด ๆ ที่มีเซ็นเซอร์ภาพหรือเซ็นเซอร์แสงและเทคโนโลยีระบุตำแหน่งบางอย่างสามารถใช้เป็นเครื่องสแกน 3 มิติได้

เครื่องสแกน 3 มิติทำอะไรได้บ้าง?

อุปกรณ์เหล่านี้มักจะเป็นโทรศัพท์หรือแท็บเล็ตโดยพื้นฐานแล้วจะวัดวัตถุในโลกรอบตัวโดยใช้เลเซอร์หรือรูปภาพเพื่อสร้างเมฆจุดที่มีความหนาแน่นสูงหรือตาข่ายรูปหลายเหลี่ยมที่สามารถเปลี่ยนเป็นไฟล์ที่เข้ากันได้กับ CAD ในทางทฤษฎีมันฟังดูง่ายเพียงแค่เล็งกล้องหรือเซ็นเซอร์ไปรอบ ๆ ห้องจากนั้นไฟล์ 3D จะถูกสร้างขึ้น - อย่างไรก็ตามมีเหตุผลที่เทคโนโลยีนี้เริ่มเติบโตในอุตสาหกรรมเท่านั้นดังนั้นเรามาดูด้านเทคนิคกันดีกว่า ทำให้เป็นไปได้

พลังในการประมวลผลเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เครื่องสแกน 3 มิติสมัยใหม่เป็นไปได้ สำหรับยุคเทคโนโลยีสมัยใหม่ส่วนใหญ่เรามีความสามารถหรือค่อนข้างมีความรู้ในการสร้างเครื่องสแกน 3 มิติ ปัญหาคือจำนวนพลังการประมวลผลที่จำเป็นในการสร้างพอยต์คลาวด์ที่มีความแม่นยำสูงและหนาแน่นของโลกทางกายภาพเกินกว่าที่เป็นไปได้

ที่เกี่ยวข้อง: แผงวงจรพิมพ์ 3 มิติเป็นสิ่งที่ยิ่งใหญ่ต่อไปในการผลิตเพิ่มเติม

ในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมาเราได้เห็นการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีนี้มากขึ้นเนื่องจากตอนนี้คุณถือเทคโนโลยีการประมวลผลทั้งหมดไว้ในกระเป๋าของคุณ ปัจจุบันมีแอพมือถือมากมายที่สามารถเปลี่ยนอุปกรณ์ของคุณให้เป็นเครื่องสแกน 3 มิติได้ การค้นหาโดย Google อย่างรวดเร็วจะทำให้มีทรัพยากรมากมาย

สำหรับการใช้งานทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยทั่วไปเครื่องจักรเฉพาะจะต้องใช้เลเซอร์และการกำหนดตำแหน่งบนโลกที่แม่นยำ ภายในความซับซ้อนเหล่านี้มีเครื่องสแกน 3 มิติประเภทต่างๆสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน ได้แก่ Short Range, Mid Range และ Long Range

เทคโนโลยีการสแกนด้วยเลเซอร์ระยะสั้น

เครื่องสแกนเลเซอร์ระยะสั้นมักมีระยะชัดลึกน้อยกว่าหนึ่งเมตร โดยปกติจะใช้ระบบเลเซอร์สามเหลี่ยมที่เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดและเซ็นเซอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่งแหล่งที่มาจะถูกวางไว้ในตำแหน่งที่ทราบและเซ็นเซอร์ในตำแหน่งอื่นที่รู้จัก จากนั้นแหล่งกำเนิดจะยิงเลเซอร์ไปที่วัตถุที่สังเกตเห็นและเซ็นเซอร์จะรับแสงที่จุดที่ทราบ

การใช้รูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายสามารถสร้างจุดในโครงตาข่าย 3 มิติได้ ทำซ้ำขั้นตอนนี้และสามารถสร้างพอยต์คลาวด์ที่ซับซ้อนได้ ระบบเลเซอร์ระยะสั้นอีกระบบหนึ่งที่ใช้รูปสามเหลี่ยมเรียกว่าเครื่องสแกนแสงที่มีโครงสร้าง แทนที่จะยิงเลเซอร์ทีละตัวไปที่วัตถุและสังเกตตำแหน่งการสะท้อนกลับสแกนเนอร์เหล่านี้ใช้รูปแบบแสงเชิงเส้นเพื่อพัฒนาแผนที่ของวัตถุ ด้วยการสังเกตว่าเส้นทางแสงเชิงเส้นเบี่ยงเบนไปรอบ ๆ วัตถุอย่างไรซอฟต์แวร์สามารถกำหนดตำแหน่งการสแกนแบบพอยต์คลาวด์ได้

การสแกนด้วยเลเซอร์ระดับกลางและระยะไกล

ระบบสแกนระยะกลางและระยะไกลจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยเลเซอร์ที่แตกต่างกันเล็กน้อยในการทำงาน โดยปกติพวกเขาใช้ระบบเลเซอร์พัลส์ที่เรียกว่าเครื่องสแกนเวลาบิน ระบบเหล่านี้ใช้ระบบการวัดที่แม่นยำอย่างเข้มข้นเพื่อบันทึกเวลาบินของเลเซอร์ที่จะชนวัตถุและกลับลงไปที่พิโควินาที

ที่เกี่ยวข้อง: แพลตฟอร์มการพิมพ์โลหะ 3 มิติใหม่ของ HP สามารถพลิกโฉมอุตสาหกรรมยานยนต์

ด้วยการใช้กระจกหมุน360˚ระบบเหล่านี้สามารถพัฒนาแบบจำลองของวัตถุที่มีความแม่นยำสูงได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย อีกตัวแปรเล็กน้อยสำหรับระบบเวลาบินเหล่านี้ใช้เทคโนโลยีกะระยะ ระบบเหล่านี้จะปรับกำลังและแอมพลิจูดของคลื่นเลเซอร์และตรวจสอบการเปลี่ยนเฟสเพื่อพัฒนาการสแกน 3 มิติที่แม่นยำยิ่งขึ้น

เครื่องสแกนเลเซอร์มักจะแม่นยำกว่าเครื่องสแกนเซ็นเซอร์ภาพที่มีอยู่ในแพลตฟอร์มมือถือในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามสำหรับการใช้งานจำนวนมากเช่นการสำรวจอาคารและการสร้างแบบจำลองทางสถาปัตยกรรมเซ็นเซอร์ภาพเหล่านี้สามารถทำให้งานสแกนสำเร็จได้ในระดับความแม่นยำที่จำเป็น

การสแกน 3 มิติในการก่อสร้าง

เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติยังพิสูจน์ให้เห็นว่ามีประโยชน์นอกเหนือจากการพัฒนาผลิตภัณฑ์อย่างง่าย ในความเป็นจริงในหลาย ๆ ด้านการสแกน 3 มิติในแอปพลิเคชันการก่อสร้างได้ก้าวขึ้นสู่ระดับแนวหน้าของกรณีการใช้งานสำหรับเทคโนโลยีใหม่นี้

การวัด 3 มิติในอาคารที่มีอยู่สามารถให้ point clouds ที่แม่นยำสูงสำหรับการวางแผนและการก่อสร้าง ตัวอย่างเช่นหากคุณต้องการออกแบบระบบงานท่อทั่วทั้งอาคารที่มีอยู่การสแกนอาคาร 3 มิติจะช่วยให้คุณออกแบบระบบนั้นใน CAD ได้อย่างง่ายดาย ทางเลือกเก่าน่าจะเป็นการกลั่นกรองพิมพ์เขียวหรือไปที่ไซต์และวัดขนาดจริง

ผู้รับเหมาทั่วไปยังสามารถใช้การสแกนด้วยเลเซอร์เพื่อให้แน่ใจว่าโครงการก่อสร้างขั้นสุดท้ายจะวัดตามแผนเดิมได้อย่างแม่นยำในระดับสูง ด้วยการสแกนอาคารที่เสร็จสมบูรณ์แล้วโมเดลผลลัพธ์สามารถอ้างอิงข้ามได้อย่างง่ายดายด้วยการออกแบบ CAD เริ่มต้น

เมตริกหลักที่ควรทราบคือการสแกน 3 มิติสามารถทำได้ตลอดระยะต่างๆของโครงการก่อสร้าง ประมาณ 15% ทุกโครงการก่อสร้างคือการปรับปรุงสิ่งที่สร้างผิดพลาด สิ่งนี้อาจทำให้ทุกคนประหลาดใจ แต่ก็เป็นเรื่องปกติเมื่อพิจารณาถึงขอบเขตที่กว้างขวางของโครงการเหล่านี้

การสแกน 3 มิติตลอดกระบวนการทั้งหมดช่วยให้ผู้รับเหมาทั่วไปสามารถตรวจสอบความถูกต้องของการก่อสร้างในระหว่างขั้นตอนการสร้างได้ 1 ถึง 3% ของกระบวนการทำซ้ำ

ที่เกี่ยวข้อง: ภาพแรกของมนุษย์โดยเครื่องสแกนร่างกายรวมแห่งแรกของโลกอยู่ที่นี่

แม้ว่าอาจฟังดูไม่สำคัญ แต่ตัวเลขเหล่านี้อ้างอิงถึงงานก่อสร้างโดยรวม ดังนั้น, 1 ถึง 3% โครงการก่อสร้างมูลค่าหลายล้านดอลลาร์เป็นเงินก้อนสำคัญทำให้การสแกนด้วยเลเซอร์และค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องคุ้มค่าอย่างรวดเร็ว

เมื่อรวมเข้ากับซอฟต์แวร์จำลองการสแกน 3 มิติสามารถพัฒนาแบบจำลองจำลองของส่วนประกอบจริงได้มากกว่าการออกแบบ CAD ในขณะที่เทคโนโลยีการสแกนเหล่านี้เติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องเราจึงน่าจะได้เห็นการผสานรวมเข้ากับการดำเนินงานด้านวิศวกรรมอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้นซึ่งอาจช่วยในการเล่นเทคโนโลยี IoT และการตอบรับแบบเรียลไทม์


ดูวิดีโอ: Programmering i skolan teknik (ตุลาคม 2021).