Friday Sep 30, 2022

Wie funktioniert ein 3D Scanner?

 

3D Scanner revolutionieren die altmodischen Arten, Daten aufzuzeichnen. Die Aufgabe der Geräte ist es, ein bestimmtes Scan-Objekt digital zu rekonstruieren. Dazu nehmen sie mithilfe von unterschiedlichen Technologien die Abstände der Objekte zum Sensor auf und verarbeiten diese.

Wie genau ist es möglich, diese Abstandsdaten zu erhalten, um anschließend aus diesen präzise 3D Modelle zu erstellen?

Um die notwendigen Informationen zu sammeln, gibt es verschiedene Scan-Verfahren. Im Folgenden findest du Details zu den in 3D Scannern verarbeiteten Technologien Time-of-Flight, Triangulation und strukturiertes Licht.

 

Time-of-Flight

Ein Verfahren von 3D Scannern zur Messung der Abstände ist die Time-of-Flight Methode (zu Deutsch Laufzeitverfahren), im Folgenden abgekürzt als ToF.

In der Kamera befindet sich dabei ein Infrarot-Sensor, der die benötigten Abstandsdaten sammelt. Entscheidend dabei ist die gemessene Zeit, die ein Lichtpuls benötigt, um bis zum Scan-Objekt und wieder zurück zum Sensor zu wandern.

Mithilfe der bekannten Lichtgeschwindigkeit wird dann die Reisezeit des Lichtpulses ermittelt. Die ToF Technologie eignet sich vor allem für Scan-Objekte mit großem Abstand zum Scanner selbst. Beachte aber, dass 3D Scanner mit dieser Technologie nur eine Genauigkeit von 5 bis 10 mm erreichen.

 

Triangulation

Eine weitere Technologie, die in vielen 3D Scannern verbaut ist, ist die Triangulation. Bei dieser Methode strahlt der Sensor des Scanners mithilfe von Weißlicht – anstelle von Infrarotlicht – jeweils einen Punkt des Scan-Objekts an.

Im Gegensatz zur ToF Technologie wird bei der Triangulation der Abstand jedoch anders gemessen. Die Kamera, die Lichtquelle und der anvisierte Punkt auf dem Scan-Objekt sind in einem Dreieck angeordnet. Der Abstand des Scan-Objekts zum Sensor ergibt sich aus der Lage des Lichtpunkts im Bild der Kamera.

Die Methode der Triangulation erzeugt hochpräzise Scans und eignet sich besonders für kürzere Distanzen zwischen Scan-Objekt und Sensor.

 

Strukturiertes Licht

Zu guter Letzt findest du in einigen 3D Scannern das Verfahren des strukturierten Lichts. Diese Methode ähnelt der Triangulation und basiert sogar auf dieser, ist aber deutlich komplexer.

Der Sensor strahlt hierbei codiertes Licht in verschiedenen Streifen auf dein Scan-Objekt. Die Oberflächen-Beschaffenheit des Gegenstandes bestimmen das aufgenommene Lichtstreifen-Muster. Bei variierender Höhenstruktur ist die Länge der einzelnen Lichtstreifen unterschiedlich.

Anschließend verwandelt eine Matrix die zwei-dimensionale Abfolge der Streifenbilder in ein 3D Modell. Damit du eine hochgenaues und vollständiges Modell scannst, muss dein Objekt komplett ruhig sein. Nach nur wenigen Sekunden erhältst du dein exaktes Scan-Ergebnis.

Die richtige Scan-Methode für deine 3D Modelle

Unterschiedliche 3D Scanner machen von verschiedenen Technologien Gebrauch. Wie du im Artikel gelesen hast, kommst du über mehrere Wege an deine 3D Daten, zum Beispiel durch die ToF Technologie, die Triangulation oder das strukturierte Licht.

Je nach Anwendung passt eine andere Technologie zu dir oder zu deinem Unternehmen. Welche der Scan-Verfahren bietet sich für dich an? Das kommt ganz darauf an, worauf du Wert legst und was für dich wichtig ist.

Brauchst du hochpräzise Genauigkeiten im mikrometergenauen Bereich und schnelle Scans, kommt beispielsweise das strukturierte Licht für dich infrage. Reichen die auch millimetergenaue Genauigkeiten, bietet sich eine der anderen zwei Technologien für deinen 3D Scanner an.

 

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