اسکن سه بعدی

اسکن سه بعدی چیست؟

اسکنر سه بعدی دستگاهی است که با تجزیه و تحلیل اشیاء موجود در دنیای واقعی یا محیط پیرامون، محیط واقعی را به داده‌ها دیجیتال تبدیل می‌کند. در واقع در قدم اول اسکن سه بعدی به ایجاد یک اَبر نقاط از سطوح نمونه برداری شده می‌پردازد. سپس این نقاط را گسترش داده و آن‌ها را به چهارچوب روابط ریاضی در می‌آورد.
در نهایت فایل سه بعدی حاوی اطلاعاتی از شکل پوسته در فضای سه بعدی و ظاهر پوسته همچون رنگ ها در اختیار ما قرار می‌گیرد. مدل سه بعدی استخراج شده را می‌توان در زمینه‌های گوناگونی جهت نمایش و ارائه، یا به عنوان ورودی به ماشین های همچون پرینتر سه بعدی، دستگاه CNC و … جهت تولید محصول، استفاده نمود.

کاربردهای اسکن سه بعدی

امروزه خدمات اسکن سه بعدی کاربرد های فراوانی در زمینه های گوناگون پیدا کرده است. از جمله این کاربرد ها می‌توان به:

• طراحی صنعتی و مهندسی معکوس: مهندسی معکوس کردن یک قطعه مکانیکی نیازمند مدل دقیق دیجیتال از شیء است تا بتوان آن را بازتولید کرد. به جای اندازه گیری مجموعه ای از نقاط و طراحی بنیادی آن در CAD می‌توان با اسکن سه بعدی، مدل را به صورت مجموعه ای از چند ضلعی ها و مِش ها بیان کرد. بنابراین می‌توان یک شیء، چه با فرم آزاد پیچیده یا فرم هندسی ساده را به مدل دیجیتال تبدیل کرد. سپس میتوان آن را توسط روش های تولید ماشینی آن را بازتولید کرد.
• صنعت سرگرمی، تولید فیلم و بازی: در مواقعی که مدل ما در واقعیت وجود داشته باشد و نیاز به ساخت آن در محیط کامپیوتری داشته باشیم، اسکن سه بعدی نتیجه ای سریع تر و واقعی تر به همراه خواهد داشت. یکی دیگر از کاربرد ها که از سال 2010 رواج پیدا کرده، عکاسی سه بعدی است. در عکاسی سه بعدی تصویر شما و عزیزانتان به صورت سه بعدی تهیه می شود و به صورت تندیس یا سردیس پرینت سه بعدی خواهد شد.
• بایگانی و مستندسازی فرهنگی و تاریخی: به کمک اسکن سه بعدی می‌توان از آثار تاریخی و فرهنگی و هنری مدل سه بعدی دیجیتال تهیه کرد. این کار علاوه بر سهولت دسترسی محققان و علاقه مندان، باعث جاودانگی آن اثر حتی در صورت از بین رفتن و نابودی، خواهد شد.
• نقشه هوایی سه بعدی: مدل سه بعدی هوایی در ابعاد وسیع از یک منطقه گرفته می‌شود. نقشه سه بعدی مورد استفاده معماران و سازندگان، تحلیل گران و بازرگانان قرار خواهد گرفت.

برخی دیگر از کاربردهای اسکن سه بعدی

• کنترل رباتیک، تشخیص محیط سه بعدی، به عنوان چشم ربات.
• پزشکی و ساخت اعضای مصنوعی منحصر به فرد در ارتوپدی، دندانپزشکی، جراحی زیبایی و … .
• تهیه GIS، ساخت و ساز و بازنگری در صنعت راه و ساختمان.
• معاملات املاک، ارائه مدل سه بعدی به خریداران به جای بازدید حضوری.
• بررسی های کیفری و حقوقی، ذخیره صحنه جرم، تصادفات و … .

روش های اسکن سه بعدی

روش های گوناگونی برای اسکن سه بعدی وجود دارند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در یک دسته‌بندی خوب می‌توان آن‌ها را به دو گروه تماسی و غیر تماسی(فعال و غیرفعال) دسته‌بندی کرد. برخی از روش های اسکن سه بعدی عبارت اند از:

• اسکنر غیر تماسی فعال: از پرتوافکنی اولتراسونیک و اشعه ایکس یا تابش نور استفاده می‌کند. از طریق بازتاب این نوع پرتوها به شناسایی شیء مورد نظر و محیط اطراف آن می‌پردازد.
• اسکنر سه بعدی مثلثی (Triangulation): این نوع از اسکنرها با بهره بردن از یک نور لیزر به صورت خطی و استفاده از دوربین فرایند اسکن سه بعدی را انجام می‌دهند. جمع‌آوری نور لیزر بازتابیده شده از جسم توسط سنسور یا دوربین و استفاده از سیستم محاسبات مثلثاتی، فاصله جسم تا اسکنر اندازه‌گیری می‌گردد.
• اسکنر سه بعدی با نور ساختار یافته (Structured light): این نوع از اسکنرها نیز از سیستم محاسباتی مثلثاتی به منظور اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌کنند. با این تفاوت که اسکنرهای نور ساختار یافته به جای استفاده از یک نور خطی یا نقطه لیزر، از تابش الگوهای خطی ساختار یافته بر روی سطح جسم مورد اسکن بهره می‌برند. با بررسی الگو های تکراری همچون لبه‌های خطوط نوری الگوی تابانده شده، اسکن سه بعدی شیء به دست می‌آید.
• ماشین اندازه گیری مختصات (CMM): از جمله روش های اسکن تماسی می‌توان به دستگاه های Coordinate Measuring Machine  اشاره کرد. این ماشین ها با لمس کردن تمامی سطوح جسم با پروب خود، ابعاد سه بعدی آن را استخراج می‌کنند.