Pour un œil non averti, la numérisation 3D peut sembler à la fois magique et sans effort. La seule chose que vous devez vraiment apprendre, c’est votre budget, n’est-ce pas ? Faux – il y a beaucoup de technologies de numérisation complexes qui entrent dans les matériaux de numérisation 3D et les processus de photogrammétrie, donc si vous voulez savoir quel équipement vous convient le mieux, lisez la suite pour apprendre les éléments essentiels pour choisir votre meilleur ajustement.
Le processus
Tout d’abord, explorons le processus de numérisation 3D pour avoir une idée de ce qu’il peut faire et comment il le fait. Le mode de numérisation commence par la numérisation 3D rassemblant des données sur la forme d’un objet 3D et d’autres aspects de son apparence comme la couleur en utilisant des lasers pour balayer l’objet avec une ligne de lumière.
Ces lasers créent des nuages de points pour orienter les données de forme de l’objet, permettant ainsi au scanner de recréer les données 3D de l’objet du monde réel dans le monde informatique pour la recréation du modèle.
Un scanner laser 3D est conçu pour capturer des points de référence très détaillés afin que les objets numérisés puissent être rendus avec un haut niveau d’exactitude. Les lasers sont idéaux pour ce travail en raison de leur précision inhérente, et ils sont également rapides à transférer les données dans les nuages de points nécessaires à la modélisation.
Ce processus est destiné à capturer des formes libres, à mesurer des surfaces profilées et à décrire des objets aux géométries complexes, car plus un objet ou une forme est complexe, plus il faut de points de données pour le décrire.
Une fois que vous entrez dans des choses qui ont besoin de milliers ou de millions de points de données pour les recréer avec précision, la numérisation 3D est à la fois le moyen le plus rapide et le plus précis de le faire, surtout si vous avez également besoin de répétabilité.
Le processus de numérisation 3D comporte plusieurs étapes. Bien que vous n’ayez pas besoin d’un diplôme d’ingénieur ou d’un scanner 3D de bureau pour commencer à numériser, vous devez réaliser ce qui se passe afin de pouvoir trouver un scanner qui optimise vos besoins :
Acquisition de données via la numérisation laser 3D
Tout d’abord, vous placez l’objet dont vous souhaitez obtenir une analyse fixe dans le lit du numériseur du scanner, qui est la zone plate et solide destinée à servir d’arrière-plan indescriptible afin que le scanner ne capte pas les interférences provenant de zones qui ne sont pas l’objet vous voulez numériser.
Ensuite, le laser balaie l’objet – sa vitesse et son intensité sont contrôlées par le logiciel de ce scanner spécifique – qui projette une ligne de lumière laser sur la surface. Deux caméras à capteur enregistrent en continu la distance et la forme changeantes de la ligne laser sur les axes X, Y et Z, pendant qu’elle scanne l’objet.
Les données sont visualisées sur un ordinateur
Les données de numérisation apparaissent sous forme de millions de points sur l’écran de votre ordinateur. Cette étape va littéralement à la vitesse de la lumière.
L’objet est rendu
Une fois les données de l’objet capturées, les points fusionnent pour former une image 3D solide de l’objet. Il existe deux manières de le rendre en fonction de l’utilisation que vous faites de l’analyse automatique :
Données de nuage de points
Utilisez-vous les données du scanner pour inspecter l’objet 3D ? Ensuite, vous comparerez les données de votre numérisation aux données du fichier de dessin assisté par ordinateur d’origine pour l’objet.
Votre logiciel vous montrera les différences entre le fichier CAO et l’objet réel à l’aide d’une méthode appelée rapport d’écart de carte de couleur, ce qui signifie que les différences seront mises en évidence à l’aide d’un système de code couleur que vous avez conçu ou qui est défini par défaut dans le logiciel.
Modèle de dessin assisté par ordinateur pour la rétro-ingénierie
Si vous prévoyez d’utiliser votre numérisation 3D pour comprendre comment concevoir l’objet, vous pouvez utiliser les données numérisées comme modèle CAO, soit comme modèle de surface, soit comme modèle solide, selon vos besoins. Une fois que les données sont dans un fichier CAO, vous pouvez soit utiliser ces données telles quelles pour créer une réplique exacte, soit les modifier pour les différences que vous souhaitez modifier.
Différents scanners 3D : les types
Le matériel d’un scanner laser 3D est très différent de celui des options d’imprimante 3D, donc si vous n’êtes habitué qu’à faire une impression 3D, familiarisez-vous avec les pièces du scanner avant d’acheter ou d’en utiliser un afin que vous puissiez optimiser votre temps avec elle et sachez sur quoi vous concentrer lorsque vous recherchez des achats.
Il existe également plusieurs types de scanners différents, nous allons donc passer en revue les pièces qu’ils partagent tous, puis différencier les pièces qui varient afin que vous sachiez quel processus convient le mieux à vos projets.
Contacter les scanners 3D
Avec un système de numérisation 3D, vous placez votre objet à numériser sur une surface plane qui a été meulée pour une douceur spécifique. Si l’objet ne peut pas reposer à plat, il dispose de supports pour le maintenir dans une position de numérisation optimale.
Le mécanisme de balayage peut avoir soit un chariot, ce qui signifie que la surface sur laquelle repose l’objet se déplace le long des axes sous un dispositif de mesure rigide qui se trouve juste au-dessus du chariot ; un appendice flexible qui se déplace depuis le dessus de l’objet pour le scanner ; ou une combinaison des deux.
Les scanners à chariot sont les meilleurs pour les objets qui ont des plans plats ou aux contours lisses à numériser. Un appendice articulé fonctionne mieux sur des objets présentant des angles vifs, des changements brusques de hauteur de surface et des trous dans lesquels le scanner doit entrer pour mesurer.
Avantages
Les scanners du système Contact 3D sont extrêmement précis. Leur contact total avec l’objet à numériser signifie qu’ils sont capables d’enregistrer les bizarreries de surface et de forme exactement telles qu’elles apparaissent dans la vie réelle, vous donnant ainsi une copie presque impossible à distinguer de l’original.
Les inconvénients
Les mêmes attributs qui rendent les scanners 3D de contact précis sont ceux qui les rendent difficiles à utiliser pour certains types d’objets. Étant donné que les scanners à contact reposent sur le toucher pour collecter des données sur les objets qu’ils numérisent, le risque d’endommager l’objet est plus élevé que si vous utilisiez un scanner 3D portable sans contact.
Les scanners de contact ne sont destinés à rien de délicat ou d’irremplaçable ; les musées et les archives ne les utilisent pas pour scanner leurs artefacts en raison de ce risque. Si vous avez quelque chose d’unique ou tout simplement quelque chose que vous ne voulez pas risquer d’endommager, utilisez un autre type de scanner 3D.
Scanners actifs sans contact
Ce sont le type de scanners 3D qui utilisent des lasers, plutôt que des outils de mesure mécaniques, pour numériser l’objet 3D.
Les scanners 3D à temps de vol utilisent un télémètre laser pour mesurer la surface d’une surface en chronométrant l’aller-retour d’une impulsion lumineuse qu’elle émet. Il balaye tout le champ de vision point par point en changeant la direction du télémètre. Ceci est fait en succession rapide pour une mesure en douceur.
Avantages
Les scanners de temps de vol ont une large gamme. Ils peuvent être utilisés sur de très longues distances et sont donc utiles pour numériser des objets plusieurs fois leur taille, comme des bâtiments et des montagnes.
Les inconvénients
Cette longue portée a cependant un coût en termes de précision. La vitesse élevée de la lumière la rend difficile à mesurer, donc la précision est de quelques millimètres – ce qui semble bien, sauf lorsque vous essayez de faire une réplique exacte de quelque chose d’assez petit pour que les millimètres manquants signifient que toute la forme est éteinte.
Découvrez quelques-uns des meilleurs scanners 3D actifs sans contact ici :
Scanners 3D à triangulation
Utilisez la lumière du laser, le point de la lumière d’extrémité du laser et une caméra pour calculer un point médian entre ces trois mesures. Ces mesures se combinent avec des calculs d’angle pour donner une image mathématique de l’objet qui est traduite en une image par le logiciel de numérisation.
Avantages. En raison de la manière dont ses outils de mesure sont déployés, les scanners à triangulation ne disposent pas de la gamme des scanners à temps de vol. Cependant, cela donne aux scanners à triangulation l’avantage de la précision ; ils sont fiables jusqu’au micron, qui est un niveau inférieur au millimètre. Si vous avez besoin de ce genre de précision et que vous mesurez quelque chose de près, les scanners à triangulation sont la solution.
Holographie conoscopique
Ce scanner est utilisé lorsqu’un seul faisceau laser est projeté sur la surface de l’objet et réfracté à travers un cristal et projeté sur un dispositif à couplage de charge. Son diagramme de diffraction est analysé en fréquence pour déterminer les mesures de l’objet.
Avantages
Le principal avantage des scanners holographiques conoscopiques est que leur laser concentré vous permet de mesurer facilement les endroits difficiles d’accès tels que la profondeur des trous. Un seul trajet de rayon est nécessaire pour la mesure, c’est donc un peu comme forer quelque chose sans les perturbations physiques de ce processus.
Les inconvénients
Parce qu’ils n’utilisent qu’un seul trajet de rayon, les scanners conoscopiques ne sont pas votre pari le plus rapide pour mesurer de grandes surfaces. Ils peuvent toujours être utilisés pour cela, mais il existe des moyens plus simples et plus rapides avec d’autres types de scanners.
Scanners portables
Chaque scanner 3D portable fonctionne avec la même méthode de triangulation que celle mentionnée ci-dessus, mais au lieu d’utiliser un appareil de numérisation fixe, le laser est déplacé le long de l’objet à la main.
Scanners à technologie de lumière structurée
Ces scanners projettent un motif de lumière sur l’objet et trouvent les déformations du motif. Une caméra regarde ce modèle et calcule les mesures de chaque point de vue sur le terrain.
Scanners à lumière modulée
Ceux-ci projettent en permanence une lumière changeante sur l’objet et la caméra détecte la réfraction. La distance parcourue par la lumière détermine la quantité de déplacement du motif.
Des astuces
Maintenant que vous avez une idée du type de scanners disponibles, voici quelques conseils sur ce qu’il faut rechercher, quel que soit le type que vous choisissez.
Précision
Les scanners qui utilisent des lasers n’émettent qu’une seule ligne de mesure lorsqu’ils scannent, tandis que les scanners à lumière structurée envoient un réseau de lignes, ce qui rend les scanners à lumière structurée beaucoup plus précis dans leurs numérisations.
Selon les dimensions de votre objet à numériser et ce que vous voulez faire avec cette numérisation, les avantages d’un scanner laser peuvent l’emporter sur cet inconvénient. Mais c’est quelque chose à garder à l’esprit lorsque vous recherchez de l’équipement.
Mouvement d’objet
Les scanners laser 3D sont les meilleurs pour capturer des objets en mouvement car ils ont la capacité de collecter une série de balayages partiels du faisceau laser lorsque l’objet se déplace. Le logiciel d’un scanner laser assemblera ces numérisations pour former un seul modèle 3D avec lequel travailler.
Mais un scanner à lumière structurée est préférable lorsque vous numérisez un objet fixe, car son réseau de lumières prend des photos à travers différents motifs de lumière projetés sur la surface de l’objet. Cela crée un modèle de géométrie de nuage 3D détaillé de l’objet, qui est plus précis que ce qui peut être réalisé avec des scanners laser.
Vitesse
Il n’y a pas d’avantage clair aux scanners laser ou à lumière structurée en termes de vitesse. Les scanners laser semblent être intrinsèquement plus rapides avec leur seul balayage de lumière, et c’était le cas auparavant, mais les scanners à lumière structurée les ont rattrapés et peuvent désormais scanner jusqu’à un million de points par seconde.
Ainsi, lorsque vous pensez à la vitesse, cela dépend vraiment des scanners individuels que vous regardez. Les scanners les plus industriels et haut de gamme sur le marché auront un temps de numérisation plus rapide, mais ils auront également des prix industriels et haut de gamme. Si la vitesse du scanner est votre principale préoccupation, vous aurez le choix entre une grande variété.
Conditions d’éclairage
Étant donné que les scanners 3D dépendent de la lumière pour faire leur travail, vous devez sérieusement réfléchir à l’environnement dans lequel vous allez numériser. Un éclairage instable peut réduire considérablement la qualité de vos numérisations, quel que soit le type de scanner que vous choisissez.
Cependant, le revers de la médaille est également vrai : les scanners laser et les scanners à lumière structurée sont tout aussi efficaces avec l’éclairage intérieur, à condition qu’il soit cohérent. Mais si vous numérisez à l’extérieur, les scanners laser sont presque toujours la solution.
Leur portée va beaucoup plus loin et ils sont affinés pour filtrer la lumière ambiante, à moins que les conditions d’éclairage ne changent soudainement ou radicalement. Les scanners à lumière structurée ont une portée limitée à ce que l’intensité de leur ampoule peut atteindre, donc la sauvegarder avec une lumière intérieure que vous pouvez contrôler leur permet d’étendre plus facilement leur couverture. L’éclairage extérieur a tendance à être moins contrôlable, ce qui rend les scanners laser mieux adaptés à cet environnement.
Sécurité
Par définition, les lasers sont des faisceaux de lumière et d’énergie super concentrés ; par conséquent, vous devez être prudent et prendre les précautions nécessaires pour vos yeux et vos zones de peau qui pourraient être en danger de toucher le laser.
Il existe de nombreuses options de scanner laser 3D spécialement conçues pour scanner des objets organiques, y compris des humains, et les scanners à lumière structurée utilisent des LED, vous ne devriez donc pas du tout vous soucier de leurs émissions.
Mais utilisez la sécurité de base des machines et votre propre bon sens lorsque vous travaillez avec n’importe quel scanner 3D ; ce sont toujours des pièces d’équipement qui ont des pièces mobiles et lourdes, alors assurez-vous d’être au courant de toutes les bizarreries de sécurité de votre scanner spécifique.
Coût
Il n’y a pas de réponse précise au montant que vous devrez payer pour un scanner 3D. Ils exécutent le gammant d’abordable pour un usage individuel à…
