اسکنر سه بعدی 3D scanner یک اسکنر بعدی دستگاهی است که وظیفه ی تجزیه و تحلیل داشیا موجود در دنیای واقعی یا محیط پیرامون بر اساس شکل و ظاهر احتمالی انها بر عهده دارد، داده های جمع اوری شده بعد  ها میتوانند برای ساخت مدل های دیجیتالی سه بعدی مورد استفاده قرار بگیرند.

تکنولوزی های مختلفی برای ساخت دستگاه اسکنر سه بعدی میتواند مورد استفاده قرار بگیرد. هر فناوری همراه با هزینه‌ها؛ مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارد. محدودیت های زیادی در زمینه ی گونه های مختلف وسایل دیجیتالی هنوز وجود دارد به عنوان مثال فناوری های نوری با مشکلات زیادی در مورد درخشندگی مواجه شده است، بازتاب یا انتقال اشیا. به عنوان مثال با استفاده از تست‌های غیر مخرب؛ از اسکن صنعتی توموگرافی برای ساخت مدل‌های سه بعدی دیجیتال استفاده می‌شود.

جمع اوری داده های سه بعدی برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی مفید و قابل استفاده هستند.این دستگاه ها به صورت گسترده در صنعت سرگرمی در تولید فیلم و بازی های کامپیوتری مورد استفاده قرار میگیرند. سایر برنامه های کاربردی در این تکنولوزی  شامل طراحی صنعتی ،ساخت اعضای مصنوعی مهندسی و نمونه سازی، کنترل کیفیت،بازرسی اسناد و مدارک.

عملکرد اسکنر سه بعدی

اسکن سه بعدی از یک اسکلت نهنگ در موزه تاریخ طبیعی اسلوونی(اگوست 2013)

هدف از یک اسکنر سه بعدی 3D scanner  معمولا ساخت  ابر نقطه از نمونه هندسی بر روی سطح یک شی است.این نقاط بعدا میتوانند با شکل شی مقایسه شود.این فرایند بازسازی نامیده میشود.اگر اطلاعلات مربوط به رنگ در هر نقطه جمع اوری شود، بعدا این رنگ ها در سطح اشیا هم میتوانند تعیین شوند.

 

اسکنر های سه بعدی از جنبه های دوربین ها را هم به اشتراک میگذارند.

مثل بیشتر دوربین ها، یک دید مخروطی شکل دارند و همچنین فقط میتوانند اطلاعات را در مورد سطح اشیا جمع اوری کنند  و اطلاعاتی در مورد سطوح پنهان ندارند. زمانیکه یک دوربین اطلاعات مربوط به سطوح عکس در حوزه ی دید خود را جمع اوری میکند یک اسکنر سه بعدی  اطلاعات مربوط به فاصله سطوح در حوزه ی دید خود را جمع اوری میکند. تصویر تولید شده توسط اسکنر سه بعدی 3d، فاصله تا سطح از هر نقطه را توصیف میکند. این اجازه میدهد تا موقعیت سه بعدی هر نقطه  در تصویر تشخیص داده شود. در بیشتر شرایط، یک اسکنر تنها نمیتواند یک مدل کامل از یک شی را تولید کند.اسکن های متعدد، حتی صد ها از انها از جهت های مختلف نیاز است تا اطلاعات در باره ی همه ی جانب های یک شی به دست بیاید. این اسکن ها باید به یک سیستم جامع مشترک اورده شوند. فرایندی که معمولا تراز یا ثبت نام گفته میشود و بعدا ادغام میشوند تا یک مدل کامل را ایجاد کنند. کل این فرایند که از یک  مدل تکی به یک مدل کامل میرود  معمولا به عنوان خط لوله اسکنر سه بعدی 3D scanner  شناخته میشود.

تکنولوژی اسکنر سه بعدی

تکنولوری های مختلفی برای دستیابی دیجیتالی به یک شکل سه بعدی وجود دارد. یک دسته بندی مناسب، این تکنولوزی ها را به دو دسته تقسیم میکند: تماسی و غیر تماسی. راه حل غیر تماسی خودشان میتوانند به دو دسته تقسیم شوند: فعال و غیر فعال. تکنولوزی های متفاوت دیگری وجود دارد که تحت هرکدام از این شرایط قرار میگیرند.

تماسی

 

اسکنر های سه بعدی تماسی شی را از طریق تماس فیزیکی کاوش میکنند، در حالیکه شی بر روی یک سطح صاف و دقیق یا زمین تماس دارد و در حالت سکون است.

مکانیسم اسکنر ممکن است به سه شکل مختلف باشد:

1. یک سیستم متحرک با بازوی محکم که به بر اساس روابط عمودی نگه داشته شده و محور ان در راستای یک مسیر حرکت میکند. سیستم هایی مانند این سیستم بهترین کارایی را برای اشکال صاف یا سطوح محدبی شکل ساده دارند.
2. یک بازوبند با استخوان سفت و سخت و دقت بالا همراه با سنسور زاویه ای. محل انتهای بازوها شامل ریاضیات پیچیده و محاسبه زاویه چرخش مچ بازو ولولای هر مفصل است. این مدل برای کاوش به شکاف ها و فضاهای داخلی با دهانه های کوچک مناسب است.
3. ترکیبی از هر دو  روش قبل است. مانند یک دستبند معلق از یک کالسکه برای نقشه برداری اشیا بزرگ با حفره های داخلی و یا سطوحی که باهم تداخل دارند مورد استفاده قرار میگیرد.

CMM(دستگاه Coordinate Measuring) یک مثال از یک اسکنر تماس با 3D است. این اسکنر عمدتا در تولید استفاده میشود و بسیار دقیق است.

 

این یکی از اشکال CMM ها است که نیاز به تماس با جسم در حال اسکن دارند. بنابراین عمل اسکن شی ممکن است باعث تغییر یا خراب شدن شی شود. این واقعیت خیلی با اهمیت میشود زمانیکه بخواهیم اشیا ظریف و با ارزش مثل اثار تاریخی را اسکن کنیم.

یکی دیگر از ضرر های CMM ها این است که نسبت به سایر روش های اسکن بسیار ساده است. حرکت فیزیکی بازوهای نصب شده میتواند خیلی اهسته باشد و سریع ترین CMM فقط میتواند چند صد هرتز را به کار بگیرد. در مقابل، یک سیستم نوری مانند یک اسکنر لیزری میتوانند از 10 تا 500 کیلو هرتز را به کار بگیرند.

 

نمونه ی دیگری پروب های لمسی هستند که در مدل سازی از خاک رس برای صنعت انیمیشن سازی دز کامپیوتر استفاده میشود.

غیر تماسی-فعال

 

اسکنر فعال چند نوع اشغه یا نور ربا ساطع میکند و با استفاده از انعکاس یا عبور اشعه ها از جسم برای بررسی یک شی یا محیط اطراف ان استفاده میکند.

زمان-از-پرواز

 

زمان-از-پرواز یک اسکنر لیزری سه بعدی یک فعال است که از نور لیزر برای بررسی یک شی مورد استفاده قرار میگیرد. در قلب این نوع اسکنر سه بعدی یک لیزرمحدوده زمان-از-پرواز وجود دارد.

 

دامنه یاب لیزر فاصله ی یک سطح با زمانبدی رفت و برگشت از یک پالس نوری را پیدا میکند. یک لیزر برای منتشر کردن یک پالس نوری و میزان زمان قبل از نور بازتابیده شده ای که توسط شناساگر تشخیص داده میشود را اندازه میگیرد،استفاده میشود. ازانجا که سرعت نور( (c  زمان رفت و برگشت نور برای تعیین فاصله شناخته شده که دو برابر فاصله ی بین اسکنر و سطح است.

اگر t زمان رفت و برگشت باشد، بنابراین فاصله برابر است با c.t/2. دقت یک اسکنر سه بعدی زمان-از-پرواز به اینکه ما چگونه دقیقا میتوانیم t را اندازه گیری کنیم بستگی دارد.زمان اندازه گیری شده برای سفر نور به فاصله ی یک میلیمتر به اندازه ی 3.3 پیکو ثانیه است.

دامنه یاب لیزر تنها فاصله از یک نقطه و ان هم در مسیر مستقیم را میتواند تشخیص دهد. بنابراین، اسکنربرای اسکن  کردن کل زاویه دید یک نقطه در یک زمان با تغییر رنج مسیر یاب کل زاویه دید و نقاط مختلف را اسکن میکند.

مسیر دید از یک لیزر فاصله یاب را میتوان هم با چرخاندن خود فاصله یاب و هم با استفاده از یک ایینه ی چرخان تغییر داد.

روش دوم معمولا استفاده میشوند به خاطر اینکه ایینه ها سبک ترند و در نتیجه میتوانند سریع تر و با دقت بیشتری بچرخند. معمولا اسکنر های لیزری زمان-از-پرواز میتواند فاصله ی بین 10.000تا 100.000 نقطه در ثانیه را اندازه گیری کنند.

دستگاه های زمان-از-پرواز همچنین در پیکربندی دو بعدی در دسترس هستند. اینها به عنوان دوربین زمان-از-پرواز شناخته میشوند.

مثلث

اسکنر لیزری سه بعدی مثلثی از نوع اسکنر های فعال است که برای بررسی محیط از نور لیزر استفاده میکند.

با احترام به اسکنر لیزری زمان-از-پرواز، لیزر مثلثی یک لیزر را به شی میتاباند و یک دوربین را برای نگاه کردن به نقطه ای که لیزر به ان تابانده شده بکار میگیرد. بسته به اینکه تا از چه فاصله ای یک لیزر به سطح برخورد کرده، نقطه ی لیزر در مکان های مختلفی از زاویه دید دوربین ظاهر میشود.

 

این تکنیک سه گوش سازی نامیده میشود زیرا نقطه ی لیزر، دوربین و تولید کننده ی لیزر به شکل مثلث اند. طول یک ضلع از مثلث،فاصله ی بین دوربین و تولید کننده ی لیزر است.

این سه قطعه از اطلاعات به صورت کامل شکل و اندازه ی یک مثلث را تعیین میکنند و اطلاعاتی در مورد موقعیت گوشه ی نقطه ی لیزر از مثلث را در اختیار قرار میدهد. در اغلب موارد، یک نوار لیزر به جای یک نقطه لیزر تنهایی در سراسر جسم حرکت میکند تا به روند سرعت ببخشد. شورای تحقیقات ملی کانادا در میان موسسات ، اولین اموزشگاهی بود که تکنولوری اسکنر های لیزری مثلثی را در سال 1378 توسعه بخشید.

نقاط قوت و ضعف

 هر کدام از زمان-از-پرواز و سه گوشه سازی نقاط ضعف و قدرتی دارند که انهارا برای موقعیت های مختلف مناسب میکند.

مزیت محدوده یاب زمان-از-پرواز این است که انها قادر به عمل در مسافت های بسیار طولانی، حتی کیلومتر ها است. این اسکنر ها برای اسکن کردن سازه های بزرگ مانند ساختمان ها و یا ویزگی های جغرافیایی مناسب هستند.عیب زمان-از-پرواز  در دقت محدوده یاب انها است. به خاطر سرعت بالای نور؛ اندازه گیری زمان رفت و برگشت بسیار مشکل است  و دقت در اندازه گیری فاصله نسبتا کم است(در مقیاس میلیمتری). محدوده یاب مثلثی درست برعکس است. انها در یک طیف محدود چند متری دارند ولی دقت انها تقریبا زیاد است. دقت محدوده یاب مثلثی در حدود 10 میکرو متر است.

دقت اسکنر های زمان-از-پرواز ممکن است هنگامیکه لیزر به گوشه ی یک شی برخورد میکند از بین برود. زیرا اطلاعاتی که به اسکنر برمیگردد از دو موقعیت مکانی متفاوت از یک پالس لیزر است. مختصات نسبت به مکان اسکنر برای یک نقطه که به گوشه ی یک شی برخورد کرده که براساس میانگین محاسبه میشود، در نتیجه نقطه را در مکان نامناسب قرار دهد. در زمان استفاده از اسکن با وضوح بالا بر روی یک شی شانس اینکه پرتو به گوشه برخورد کند افزایش می یابد. در نتیجه نویز در پشت لبه های جسم نشان داده میشود. اسکنرتوسط پرتو با عرض کوچکتر کمک به حل این مشکل خواهد کرد ولی توسط رنجی به عنوان عرض پرتو در فاصله های زیاد افزایش میبابد، محدود میشود. نرم افزار همچنین میتواند کمک کند در تعیین اینکه اولین جسمی که توسط اشعه ی لیزر مورد اصابت قرار گرفت، برخورد با جسم دوم را لغو کند.

در نرخ 10.00نقاط نمونه در ثانیه، با وضوح اسکن پایین کمتر از یک ثانیه طول میکشد ولی در وضوح های بالا، نیاز به میلیون ها نمونه  داریم که ممکن است دقیقه ها زمان برای اسکنر های زمان-از-پرواز لازم باشد.

مشکل این است که ممکن است اعوجاج ناشی از حرکت به وجود بیاید.از انجا که هر نقطه در زمان های متفاوتی نمونه برداری میشود، هر حرکتی در اسکنر یا شی، داده های جمع اوری شده را منحرف میکند. بنابراین معمولا لازم است که هم شی و هم اسکنر رابر روی یک سطح ثابت با کمترین مقدار لرزش ثابت کنیم. استفاده از این اسکنرها برای اسکن کردن اشیا در ضمن حرکت بسیار دشوار است. اخیراتحقیقاتی برای جبران مقداراعوجاج از مقدار کمی لرزش و اعوجاج انجام شده است.

هولوگرافی کان اسکوپی

 در یک سیستم کان اسکوپی یک اشعه ی لیزر بر روی سطح تابانده میشود و پس از ان فوری در امتداد همان اشعه از طریق یک کریستال کان اسکوپی و روی یک CCD بازتاب تابانده میشود. نتیجه یک الگوی انعکاسی است که مرتبا مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد تا به وسیله ی محاسبه ی فاصله، سطح را اندازه گیری کند. مزیت اصلی هولوگرافی کان اسکوپی این است که تنها یک اشعه برای اندازه گیری مورد نیاز است، در نتیجه شانس اندازه گیری جاهای عمیق و سوراخ های ریز وجود دارد.

اسکنرهای لیزری دستی

اسکنر های لیزری دستی یک تصویر سه بعدی ایجاد میکند از طریق مکانیزم مثلثی که در زیر توصیف شده:

یک نقطه لیزریا یک خط لیزر توسط یک دستگاه دستی و یک سنسور به سطح یک شی تابانده میشود.(معمولا یک  دستگاه شارزر همراه یا یک دستگاه حساس به موقعیت) فاصله را تا سطح اندازه گیری میکند. اسکنر میتواند موقعیت را با استفاده از ویزگی های مرجع سطح که اسکن شده یا با استفاده از روش ردیابی خارجی تعیین کند. ردیابی خارجی اغلب به شکل یک ردیاب لیزری (برای ارایه موقعیت سنسور) هست که با دوربین های یکپارچه (برای تعیین جهت یابی اسکنر) یا یک راه حل فوتوکرومیک که سه یا بیشتر دوربین را مورد استفاده قرار میگیرد تا هر شش درجه ازادی را برای اسکنر مهیا میکند. هر دو تکنیک تمایل دارند تا از نور مادون قرمزی که به اسکنر متصل شده و توسط دوربین ها از طریق فیلترهایی که انعطاف پذیری روشنایی محیط را مهیا میکنند، دیده شود.

داده ها توسط کامپیوتر جمع اوری میشود و به عنوان داده های نقطه در فضای سه بعدی ثبت میشوند، با پردازش این نقاط میتوانند به یک شبکه مثلثی تبدیل شوند و بعد توسط یک کامپیوتر طراحی شوند. اسکنر های لیزری دستی میتوانند اطلاعات را با حالت غیر فعال، سنسورهای نور مریی که بافت سطح و رنگ ها را ضبط میکند و در نهایت ادغام کند تا یک مدل سه بعدی کامل را بسازد.

نور ساخت یافته شده

اسکنر سه بعدی ساخت یافته شده یک الگوی نور را بر سطح جسم میتاباند و بر کاستی های سطح شی نگاه میکند. این الگو بر روی سطح شی با استفاده از یک lcd پرزکتور و یا یک منبع نور پایدار دیگر تابیده میشود. یک دوربین، که از الگوی پرزکتور به مقدار کمی منحرف میشود، به شکل الگو ها نگاه میکند و فاصله ی هر نقطه از زاویه ی دید را محاسبه میکند. اسکنر با نور ساخت یافت شده که هنوز هم یک منطقه فعال از تحقیقات است که مقالات بسیاری سالانه در این زمینه منتشر میشوند.

از مزایای اسکنر با نور ساخت یافت شده دقت و سرعت است. به جای اسکن کردن یک نقطه در زمان، اسکنر با نور ساخت یافت شده میتواند یک زاویه دید کامل یا چند نقطه را همزمان اسکن کند. اسکن کردن یک زاویه دید کامل در کسری از ثانیه مشکل اعوجاج در حرکت را یا از بین میبرد یا کاهش میدهد. برخی از سیستم های موجود قابلیت اسکن اجسام در حال حرکت در زمان واقعی را دارند. VisionMaster یک سیستم اسکن سه بعدی با یک دوربین 5مگاپیکسلی است که 5 میلیون داده در نقطه برای راهر فریم به دست می اورد. یک اسکنر زمان واقعی از پروزکشن با حاشیه دیجیتال و یا از تکنیک برش فاز استفاده میکند که برای تصرف، بازسازی و رندر اشیا با مقدار زیاد اطلاعات از اشیا برای تغییر شکل اشیا به صورت پویا (مثل تغییر چهره) با 40 فریم در ثانیه توسعه یافته شده است. اخیرا اسکنر دیگری توسعه یافته است. الگو های متفاوتی میتوانند در این سیستم استفاده شوند، و نرخ فریم برای گرفتن و پردازش داده  تا 120 فریم در ثانیه نیز میرسد. همچنین میتواند سطوح جداگانه را اسکن کند.

نور مدوله شده

 

اسکنر سه بعدی با نور مدوله شده نوری که دایما تغییر میکند را به سطح شی میتاباند. معمولا منبع نور دامنه ی خود را در یک الگوی سینوسی میچرخاند.

یک دوربین نور منعکس شده و مقدار ان والگوی تعیین شده را با استفاده از مسافتی که دوربین طی میکند تشخیص میدهد  

تکنیک های حجمی

پزشکی:

 

سی تی اسکن(CT) یک روش تصویر برداری پزشکی است که یک تصویر سه بعدی از داخل یک شی که از یک سری عکس های اشعه ی ایکس دو بعدی تشکیل شده ، تولید میکند.

به صورت مشابه تصویر برداری رزونانسی مغناطیسی یک روش دیگر از روش های تصویر برداری پزشکی است که تضاد بسیار بیشتری بین  بافت های مختلف و نرم بدن نسبت به سی تی اسکن  فراهم میکند، ان را به صورت ویژه ای برای تصویر برداری سیستم های عصبی، عضلانی، عروقی و تومور شناسی قابل استفاده میکند. این تکنولوژی یک نمایش حجمی سه بعدی و گسسته تولید میکند که به صورت مستقیم قابل مشاهده، دستکاری و یا قابل تبدل به سطح سه بعدی قدیمی به منظور برداشت الگوریم سطح iso است.

صنعتی:

اگر بیشتر در پزشکی شایع است اما سی تی اسکن و میکروتوموگرافی و ام ار ای نیز در زمینه های دیگرنیز استفاده میشود؛ برای بدست اوردن نمایش دیجیتال از یک شی و فضای داخلی ان مانند تست های غیر مخرب مواد یا مهندسی معکوس یا مطالعه ی نمونه های بیولوژی و فسیل شناسی استفاده میشود.

تابع بدون تماس:

راه حل تابع تصویر برداری سه بعدی هیچ نوع اشعه ایی از خود ساطع نمیکند اما در عوض با تکیه به تشخیص نور منعکس بیشتر راه حل هایی از این نوع  نور مریی را تشخیص میدهند، چون که به راحتی در دسترس میباشد.شده از محیط کار میکند. از انواع دیگر پرتو ها مانند نور مادون قرمز هم میتوان استفاده کرد. روش تابعی میتواند بسیار ارزان باشد، زیرا در بیشتر موارد به یک سخت افزار خاص نیاز ندارند و فقط از دوربین های دیجیتالی ساده استفاده میکند.

 

سیستم هایی با بزرگ نمایی بالا معمولا از دو دوربین ویدیویی، کمی با فاصله ، که هر دو به یک صحنه نگاه میکنند استفاده می نمایند.با تجزیه و تحلیل تفاوت های جزیی در تصاویر دیده شده توسط دوربین ها، قادر به تشخیص فاصله ی هر نقطه از تصاویر خواهند بود.این روش بر اساس اصول دید محرک برجسته ی انسان میباشد. سیستم های فتومتریک معمولا از یک دوربین استفاده میکنند، اما تعدادی عکس تحت شرایط نوری مختلف میگیرند. این تکنیک سعی در معکوس کردن مدل تشکیل تصویر به منظور ترمیم جهت گیری سطح  در هر پیکسل دارد.

 

نوسازی:

از نقطه ابرها:

 نقطه ابر ها توسط اسکنر سه بعدی تولید شده وتوسط تصویر برداری سه بعدی میتواند مستقمیما برای اندازه گیری و تجسم سازی در معماری و ساخت ساز های جهان مورد استفاده قرار بگیرند.

از مدل ها:

 اکثر برنامه های کاربردی به جای استفاده از مدل های چندضلعی سه بعدی از مدل سطح NURBS یا مدل های cad مبتنی بر ویژگی های قابل ویرایش استفاده مکنند.

مدل مش چند ضلعی: درنمایش چند ضلعی از یک شی ، یک سطح منحنی توسط تعدادی چند وجهی با سطوح صاف مدل سازی میشود. مدل های چندضلعی که مدل مش هم نامیده میشوند، برای تجسم سازی برخی از CAM ها مفید هستند و نسبتا در این فرم غیر قابل ویرایش هستند. بازسازی به کمک مدل چندضلعی شامل پیدا کردن و اتصال نقاط مجاور با خط های مستقیم به منظور ایجاد یک سطح پیوسته  است. بسیاری از برنامه های کاربردی چه مجانی و چه غیرمجانی، برای این منظور در دسترس هستند.

مدل های سطح: سطح بعدی از پیچیدگی در مدل سازی شامل استفاده از  یک لایه از تکه ای از سطح منحنی برای مدل سازی شکلمان است. این ممکن است NURB یا  TSPLINES یا دیگرنمایش منحنی از توپولوژی منحنی ها باشد. با استفاده از NURBS، حوزه ما یک کره ریاضی واقعی خواهد بود.

بعضی از برنامه های کاربردی طرح تکه ای که به صورت دستی تنظیم شده است را پیشنهاد میدهند ولی بهترین حالت زمانی است که هردو روش طرح اتوماتیک تکه ای و طرح دستی در یک کلاس پیشنهاد شوند.  این تکه ها این ویژگی را دارند که سبک تر هستند و قابلیت دستکاری بیشتری دارند زمانیکه به cad منتقل میشوند.مدل های سطح تا حدی قابل ویرایش هستند.

این نمایش خود را به خوبی به سمت مدل سازی های ارگانیک و اشکال هنری میکشاند. ارایه دهندگان مدلسازی سطوح  geomagic,rhino 3d و غیره میباشند.

مدل های cad خالص: از دیدگاه مهندسی/ساخت، مدل نهایی یک شکل دیجیتالی، قابل ویرایش و مدل پارامتری cad میباشد. در انتها، cad یک زبان معمول  در صنعت برای توصیف و ویرایش و نگه داشتن شکل سرمایه گذاری است. در cad دایره ی ما توسط  ویژگی های پارامتری  که به راحتی، توسط تغییر یک مقدار ویرایش میشود(به عنوان مثال شعاع و مرکز)قابل توصیف میباشد.

این مدل cad به راحتی پاکت یا شکل یک شی توصیف نمیشود بلکه مدل های cad هدف از طراحی را مجسم میکنند.

فروشندگان روش های مختلفی را برای رسیدن به مدل پارامتری cad پیشنهاد میدهند. بعضی ها nurbs های سطح را ارسال میکنند و ان ها را به طراحان  cad میسپارند تا مدل را درون  cad کامل کنند. دیگران با استفاده از اسکن داده ها  یک مدل مبتنی بر ویژگی ها که قابل تغییر و اثبات است را تولید میکنند. این مدل  همراه با یک درخت دست نخورده با ویژگی های کامل  به cad منتقل میشود. ساخت  یک مدل کاملا محلی cad که هم شکل و هم هدف از طراحی را نگه میدارد.هنوز هم سایر برنامه های کاربردی  cad به اندازه ی کافی برای دستکاری نقاط محدود یا مدل چند ضلعی در محیط  cadقوی هستند.

از مجموعه ای از برشهای دو بعدی

 

اسکنر سه بعدی

ct، صنعت ct  یا  میکرو سی تی اسکنر ابر نقطه ای تولید نمیکنند بلکه مجموعه ای از برش های دو بعدی را ایجاد میکنند (هرکدام توموگرام نامیده میشوند) که بعدا روی همدیگر انباشته میشوند و یک نمایش سه بعدی تولید میکنند. روش های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد که انتخاب این روش ها بستگی به خروجی مورد نظر دارد:

 

رندر کردن حجم: قسمت های مختلف یک شی معمولا مقادیر استانه ای یا غلطت سطح خاکستری متفاوتی دارند. از این رو  یک مدل سه بعدی میتواند روی صفحه نمایش تولید و نمایش داده شود. مدل های مختلف میتوانند از روی استانه های  مختلف ساخته  شوند و اجازه داد تا رنگ های مختلف به نمایندگی از هر جز از جسم باشند. رندر کردن حجم معمولا فقط برای مجسم سازی شی اسکن شده استفاده میشود.

 

تقسیم بندی تصویر: جایی که ساختار های متفاوت، مقدار سطح خاکستری یکسانی دارند، جداسازی  انها  توسط تنظیم پارامتر های رندر حجم تقریبا غیر ممکن است. این راه حل قطعه بندی نامیده میشود، یک تولید کننده ی دستی یا اتوماتیک است که میتواند ساختار های ناخواسته را از تصویر حذف کند. نرم افزار قطعه بندی تصویر معمولا اجازه ی صادر کردن ساختار سگمنت ها را در  cad  یا  stl  جهت دستکاری بیشترمیدهد.

اسکن لیزری: اسکن لیزری روش های عمومی برای نمونه سازی یا اسکن سطح  را با استفاده از تکنولوژی لیزر توصیف میکنند.

چند سطح نرم افزاری وجود دارد که عمده ی تفاوت های انها در قدرت لیزری است که از ان استفاده میکنند در نتیجه در فرایند اسکن نیز تفاوت هایی به وجود می اید. لیزر با قدر ت کمتر زمانی استفاده میشود که سطح مورد اسکن نیاز ندارد که تحت تاثیر قرار بگیرد.

کانفوکال یا اسکنر لیزر سه بعدی روش هایی برای گرفتن اطلاعات سطح اسکن هستند. یکی دیگر از برنامه ها با قدرت پایین  از نور ساختار یافته شده برای اندازه گیری سلول های خورشیدی جهت محاسبه ی فشار در بیش از 2000 ویفر در ساعت استفاده میکند.

قدرت لیزر برای برای اسکن لیزری تجهیزات  در کاربرد های صنعتی معمولا کمتر از 1 وات است.سطح  قدرت معمولا در دستور 200 میلی وات یا کمتر است ولی بعضی اوقات بیشتر است.

برنامه های کاربردی:

صنعت ساخت و ساز و مهندسی عمران:

کنترل رباتیک، مانند: یک اسکنر لیزری ممکن است به عنوان "چشم" یک ربات عمل کند.

به عنوان ساخت نقاشی های پل ساخته شده، کارخانه های صنعتی و بنا های تاریخی

مستندات از سایت های تاریخی

مدل سازی سایت

کنترل کیفیت

نظرسنجی

طراحی مجدد ازاد راه

ایجاد یک علامت نیمکت شکل از پیش موجود به منظور تشخیص تغییرات  ساختاری ناشی از قرار گرفتن در معرض بارگذاری شدید مانند زلزله،کشتی اتش و ...

درست کردن gis نقشه ها و ژئوماتیک

اسکن سطح های زیرین در معادن و  در کار های حفاری

اسناد و مدارک قانونی

روند طراحی:

افزایش دقت کار با قطعات و اشکال پیچیده

هماهنگی طراحی محصول با استفاده از قطعات از منابع مختلف

به روز رسانی سی دی های قدیمی  و اسکن انها با تکنولوژی های جدید

جایگزینی قطعات گم شده یا قدیمی

صرفه جویی از طریق اجازه دادن به خدمات طراحی ساخته شده

صرفه جویی در هزینه های سفر

 

سرگرمی:

اسکنر های سه بعدی در صنعت سرگرمی  برای ایجاد مدل های سه بعدی دیجیتالی برای فیلم ها، بازی های  ویدیوئی  و اوقات فراغت استفاده میشوند. این تکنولوژی به شدت در فیلم سازی و سینما ی مجازی استفاده میشوند. در مواردی که از یک شی در دنیای واقعی میخواهند یک مدل بسازند، بسیار سریع تر است که ان شی را اسکن کنند  تا اینکه از یک مدل نرم افزاری سه بعدی استفاده کنند.

عکاسی سه بعدی:

اسکنرهای سه بعدی برای استفاده از دوربین ها به نمایندگی اشیا سه بعدی به صورت دقیق در حال تکامل هستند. شرکت ها از سال 2010 در تلاش برای ایجاد پرتره سه بعدی از مردم می باشند.

اجرای قانون:

لیزر های سه بعدی توسط FBI استفاده میشود:

صحنه جرم

مسیر گلوله

بازسازی صحنه ی تصادف

بمب گذاری

سقوط هواپیما و ...

 

مشاور املاک:

زمین یا ساختمان ها میتوانند به یک مدل سه بعدی اسکن شوند، که به خریداران اجازه ی تور و بازرسی اموال را از راه دور، در هر نقطه ، بدون اینکه نیاز داشته باشند در محل حضور پیدا کنند ، می دهد. در حال حاضر حداقل یک شرکت وجود دارد که تور های مجازی املاک اسکن شده را ارائه میدهد.

 

گردشگر مجازی و از راه دور:

محیط یکی از مکان های مورد علاقه را میتوان تصویر برداری کرد و تبدیل به یک مدل سه بعدی کرد. این به کاربران اجازه میدهد تا به کشف و جست و جوی مکان های ناجور و دشوار بپردازند.

میراث فرهنگی:

پروژه های تحقیقاتی بسیاری انجام شده است که از طریق اسکن از سایت های تاریخی و اثار  به اسناد یا تجزیه و تحلیل انها میپردازد.

استفاده ی ترکیبی ازتکنولوژی اسکنر های سه بعدی و پرینترهای سه بعدی، اجازه ی تکرار اشیا واقعی بدون استفاده از روش ها سنتی ریخته گری  که در بسیاری از مواقع  میتوانست برای مصنوعات میراث فرهنگی و با ارزش  و ظریف خطرناک باشد را میدهد.

میکل آنژ:

در سال 1990 دو گروه متفاوت تحقیقاتی شروع به اسکن مجسمه ی میکل آنژ کردند. دانشگاه استنفورد همراه با یک گروه تحقیقاتی با سرگروهی مارک لئوی از یک اسکنر لیزری مثلثی که توسط سایبروری ساخته شد برای اسکن مجسمه ی میکل آنژ در فلورانس، دیوید، پریگیون و چهار مجسمه در نمازخانه ی مدیچی استفاده کردند. اسکن ها یک نقطه داده با تراکم یک نمونه در 0.25 میلی متر تولید میکند که به اندازه کافی برای دیدن نشانه های فرو رفتگی در میکل آنژ دقیق میباشد.

اسکن دقیق مقدار زیادی داده تولید میکند (تا 32 گیگا بایت) و پردازش داده های اسکن شده حدود 5 ماه زمان میبرد. تقریبا در همان دوره یک گروه تحقیقاتی از آی بی ام که سرگروهی ان توسط H. Rushmeier و F. Bernardini بود، هم مشخصات هندسی و هم اطلاعات رنگ نقاشی حضرت مریم را در فلورانس را به دست اوردند. مدل های دیجیتالی، نتیجه ی کمپین اسکن استنفورد، به طور کامل در سال 2004 به بازسازی مجسمه مشغول شدند.

پزشکی CAD/CAM:

 

اسکنر های سه بعدی برای گرفتن شکل سه بعدی بیمار در ارترز و دندان پزشکی استفاده میشوند. نرم افزار cad/cam به تدریج برای طراحی و ساخت ارترز، پروتز و لمینت دندان استفاده میشدند.

تضمین کیفیت و اندازه شناسی صنعتی:

دیجیتالی کردن اشیا در دنیای واقعی اهمیت حیاتی در حوزه های مختلف دارد. این روش به ویژه در تضمین کیفیت صنعتی برای اندازه گیری دقیق ابعاد هندسی استفاده میشود.