Guida alla scansione 3D

La Scansione tridimensionale apre un mondo di possibilità; immaginate di essere in grado di copiare un oggetto reale e ottenere a partire da questo un modello 3D digitale in pochi minuti. Non immaginate più: ogni giorno, migliaia di aziende utilizzano con successo scanner 3D e software di reverse engineering per creare modelli CAD da parti reali, per catalogare i disegni persi, aggiornare i prodotti esistenti e per realizzarne nuove varianti.

Infine, grazie a questa tecnologia, sarà possibile verificare anche la qualità del prodott, confrontando la scansione 3D del pezzo prodotto con il file CAD nominale di partenza. La scansione 3D permette di intervenire in innumerevoli settori, meccanica, design industriale, odontoiatria, moda, beni culturali, architettura, carpenteria, automotive e così via. Da diverso tempo gli scanner 3D e il relativo software di reverse engineering sono alla portata di tutti; gli scanner 3D sono diventati più veloci, meno costosi ma anche più accurati mentre il software di elaborazione dei dati offre strumenti di modellazione CAD avanzati e automatismi permettono, rispetto al passato, di ottenere risultati migliori e in minor tempo.

Che cosa sono gli scanner 3D?

Il mercato offre una vasta gammi di dispositivi di acquisizione che, tutti assieme, possono essere considerati scanner 3D o, più semplicemente, sistemi di misura 3D. Qualsiasi dispositivo che misura un oggetto fisico reale, sia questo al Laser, luce o raggi X genera la cosiddetta nuvola di punti o mesh poligonale. Più dettagliatamente si possono trovare scanner 3D che utilizzano la tecnologia laser, scanner a luce bianca o blu, CT, LIDAR e altri. Il fattore comune che riunisce tutti questi dispositivi è la facoltà di catturare decine di migliaia di punti effettuando una o più misurazioni.

Perché ho bisogno di software di scansione 3D?

Poiche gli scanner 3D raccolgono immense quantità di dati, software dedicati come Rapidform sono necessari per processare e gestire tutte queste informazioni al fine di produrre un file da utilizzare a seconda delle esigenze: prototipazione rapida, ispezione, reverse engineering, collaudo dimensionale, archiviazione digitale o stampa attraverso la prototipazione rapida. Rapidform permette quindi di sfruttare pienamente le funzionalità del proprio sistema di misura 3D

Come funziona uno scanner 3D?

Ci sono molti approcci diversi per la scansione 3D; alcune tecnologie sono l'ideale per la scansione a corto raggio, mentre altre si prestano meglio ad essere utilizzate per misurare oggetti a medio o lungo raggio.

Scanner 3D a corto raggio (< 1 metro distanza focale)

Triangolazione Laser Scanner 3D

Gli scanner laser a triangolazione ottica sfruttano la proiezione sulla parte da misurare di una lama di luce o punto singolo laser. Un sensore "cattura" la luce laser che viene riflessa dall'oggetto e, grazie al principio geometrico della triangolazione trigonometrica, il sistema calcola la distanza dall'oggetto rispetto allo scanner. La distanza tra la sorgente laser e il sensore è nota così come l'angolo tra il laser e il sensore stesso pertanto, grazie al principio della triangolazione ottica, il sistema è in grado di ricavare la posizione di ogni singolo punto.

Scanner 3D luce strutturata (luce bianca o blu)

Gli Scanner 3D a luce strutturata usano anch'essi la triangolazione trigonometrica ma, invece di utilizzare una lama di luce al laser proiettano una serie di pattern lineari direttamente sulla superficie da acquisire. Il software è in grado di rilevare e calcolare correttamente la posizione di ogni singolo punto nello spazio. In genere questo tipo di scanner 3D utilizzano un proiettore a luce bianca o blu abbinato a una telecamera o coppia di telecamere stereo attive.

Scanner 3D a medio e a lungo raggio  (> 2 metri distanza focale)

Scanner 3D a tempo di volo

Gli scanner 3D a tempo di volo si basano su un concetto molto semplice: Grazie alla velocità nota della luce (c.a. 300.000 Km/s) un apposito sensore  calcola la distanza tra lo strumento e una superficie cronometrando il tempo di andata e ritorno della fonte lumisona (laser). Per effettuare questo genere di misurazioni i Laser a tempo di volo sfruttano un circuito che offre una precisione espressa in picosecondii; ruotando il laser e il sensore (di solito tramite uno specchio), lo scanner può acquisire fino a di 360 gradi intorno a sé.

Scanner 3D a variazione di fase

Gli scanner 3D a variazione di fase sono un altro genere di strumenti di misura 3D che funzionano grossomodo in modo analogo ai sistemi a tempo di volo. Gli Scanner 3D a variazione di fase utilizzano un laser rotativo che, attraverso opportuni specchi, viene proiettato nell'ambiente circostante. Grazie a questo sistema è possibile velocemente ricostruire intere ambientazioni, paesaggi e modelli di grandi dimensioni. La precisione dimensionale si aggira nell'ordine del millimetro