■ นักข่าวด้านเทคนิค：Matthew McMillion

■ ภาพรวม：

เพื่อให้เข้าใจอย่างแท้จริงว่าเครื่องสแกน 3D ที่ดีที่สุดในโลกจับภาพวัตถุทุกขนาดและความซับซ้อนได้อย่างไร ก่อนอื่นเราต้องเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการทำงานของแสงที่มีโครงสร้าง บทความที่อ่านง่ายนี้ยังกล่าวถึงประโยชน์ของโครงสร้างแสงเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ เช่น เครื่อง CMM และ CGI photogrammetry และเราจะครอบคลุมพื้นผิวบางส่วนที่อาจท้าทายสำหรับเครื่องสแกน 3D ที่มีโครงสร้างเบา

การแนะนำ

ก่อนที่เราจะดูว่าสแกนเนอร์ 3D ที่มีแหล่งกำเนิดแสงที่มีโครงสร้างสามารถจับภาพวัตถุด้วยความเร็วและความแม่นยำที่น่าทึ่งได้อย่างไร เราต้องเข้าใจก่อนว่าแหล่งกำเนิดแสงที่มีโครงสร้างคืออะไร

ในทางปฏิบัติ แสงที่มีโครงสร้างหมายถึงรูปแบบของแสงสีขาวหรือสีน้ำเงินที่ปรับแต่งอย่างแม่นยำ ซึ่งจะส่องสว่างวัตถุที่กำลังสแกนโดยเครื่องสแกน 3D รูปแบบนี้มักจะเป็นชุดของเส้นคู่ขนาน, แถบ หรือตาราง

เมื่อแสงที่มีโครงสร้างตกกระทบพื้นผิวของวัตถุ รูปแบบของแสงจะบิดเบี้ยวเมื่อตกกระทบกับส่วนโค้ง, ความกด หรือพื้นที่นูน

โปรเจ็กเตอร์ของสแกนเนอร์ (ซ้าย) ฉายแสงสีขาว ซึ่งหลังจากผ่านเส้นตารางตรงกลางแล้ว ก็จะเกิดเป็นเส้นหรือแถบ ยิ่งแถบของตารางหนาขึ้นและมีช่องว่างระหว่างกันน้อยลง เส้นแสงที่ “ทางออก” ก็จะยิ่งแคบลง เส้นตรงเหล่านี้จะบิดเบี้ยวเมื่อกระทบพื้นผิวโค้งของแจกัน

กล้องของสแกนเนอร์จับรูปแบบการสะท้อนแสงที่บิดเบี้ยวนี้อย่างต่อเนื่อง และซอฟต์แวร์สแกนเนอร์จะวิเคราะห์รูปแบบเพื่อสร้างพื้นผิวทั้งหมดของวัตถุที่สแกนอย่างแม่นยำในรูปแบบ 3D แบบดิจิทัล

ขึ้นอยู่กับขนาดของวัตถุที่จะสแกนและเวลาในการสแกน เครื่องสแกน 3D สามารถจับภาพได้หลายสิบ, หลายร้อย หรือหลายพันเฟรมในการสแกนครั้งเดียว

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

แสงที่มีโครงสร้างคือรูปแบบของแสงสีขาวหรือสีน้ำเงินที่ปรับแต่งอย่างแม่นยำ ซึ่งจะส่องสว่างวัตถุที่กำลังสแกนโดยเครื่องสแกน 3D

แปลงแสงสะท้อนเป็นโมเดล 3D ความละเอียดสูง

การรู้จำรูปแบบและอัลกอริทึมการสร้างใหม่ของซอฟต์แวร์การสแกนบอกเราว่าหากแถบแสงหนาขึ้นหรือบางลงในบางตำแหน่ง หมายความว่า จุดบนพื้นผิวนั้นอยู่ใกล้หรือไกลจากกล้องตามลำดับ, รูปร่าง และโครงสร้างอื่น ๆ ถูกกำหนดโดย การเสียรูปรูปแบบต่าง ๆ ของโครงสร้างแสง

สแกนเนอร์ 3D ยังมีกล้องที่จับภาพ “พื้นผิว” ของวัตถุ ในโลกของการสแกนและการสร้างแบบจำลอง 3D พื้นผิวหมายถึงสีและลักษณะพื้นผิวที่มองเห็นได้อื่น ๆ ของวัตถุ

เฟรมที่ถ่ายจะถูกแปลงเป็นโมเดล 3D โดยการประมวลผลด้วยซอฟต์แวร์การสแกน ในตอนนี้ ฉันใช้เครื่องมือต่าง ๆ เพื่อลบข้อมูลที่ไม่จำเป็นออกและใส่เฟรมให้พอดีเพื่อสร้างโมเดล 3D ที่ไร้รอยต่อ

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

ในโลกของการสแกนและการสร้างแบบจำลอง 3D พื้นผิวหมายถึงสีและลักษณะพื้นผิวที่มองเห็นได้อื่น ๆ ของวัตถุ

หากกรอบพื้นผิวถูกจับระหว่างการสแกน กรอบเหล่านั้นจะถูก “แมป” ลงบนโมเดล 3D เป็นการปูทางไปสู่โมเดล 3D ขั้นสุดท้ายที่มีลักษณะและขนาดเกือบเหมือนกับต้นฉบับในโลกแห่งความเป็นจริง

โมเดล 3D ที่เสร็จสมบูรณ์แล้วสามารถส่งออกและนำไปใช้ในแอปพลิเคชันต่าง ๆ ได้ เช่น การแพทย์, วิศวกรรม, โบราณคดี และ CGI

สแกนวัตถุที่อยู่นิ่งหรือใช้แท่นหมุน

สำหรับเครื่องสแกน 3D แบบมือถือ ในการจับภาพทุกด้านของวัตถุ สแกนเนอร์จะถูกหยิบขึ้นและเคลื่อนไปรอบ ๆ วัตถุ และแสงที่มีโครงสร้างของสแกนเนอร์จะตกกระทบพื้นผิวของวัตถุจากมุมและตำแหน่งต่าง ๆ กัน แสงจะสว่างขึ้นและรวบรวมปริมาณมหาศาล ข้อมูลพื้นผิวโดยละเอียด (เครื่องสแกนบางรุ่นรวบรวมจุดข้อมูลพื้นผิวหลายล้านจุดต่อวินาที!)

นอกจากนี้ยังสามารถใช้แท่นหมุนเพื่อหมุนวัตถุขนาดเล็กและสแกนจากทุกด้าน

ทำให้เวิร์กโฟลว์การสแกน 3D ของคุณเป็นแบบอัตโนมัติด้วยการคลิกและสแกน

ด้วยเครื่องสแกนแสงที่มีโครงสร้างแบบอยู่กับที่ เช่น Artec Micro บนเดสก์ท็อป คุณเพียงแค่ติดวัตถุที่จะสแกนเข้ากับโต๊ะสแกนขนาดเล็ก แล้วเครื่องสแกนจะจัดการส่วนที่เหลือให้เอง

การคลิกเพียงครั้งเดียวจะเปิดใช้งานแขนสแกน โดยวางตำแหน่งแท่นสแกนอย่างราบรื่นในมุมต่างๆ เพื่อให้สแกนเนอร์จับภาพพื้นผิวที่มองเห็นได้ทั้งหมดของวัตถุ ตอนนี้สิ่งที่เหลืออยู่คือการพลิกวัตถุและนำด้านที่ซ่อนอยู่

นอกจากนี้ยังมีเครื่องสแกน 3D แบบแสงที่มีโครงสร้างคงที่ซึ่งปรับตำแหน่งหรือติดตั้งบนแขนหุ่นยนต์ด้วยตนเอง และตั้งโปรแกรมล่วงหน้าเพื่อจับภาพวัตถุในตำแหน่งและมุมที่คำนวณได้อย่างแม่นยำ

เกี่ยวกับขนาดวัตถุ: จากน้ำพุหลักถึงกระดูกขากรรไกรของวาฬ

คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมที่สุดของสแกนเนอร์ 3D แบบเบาที่มีโครงสร้างคือความสามารถในการจับภาพวัตถุตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่โดยไม่ทำลาย ทำให้มีความแม่นยำสูงถึง 10 ไมครอน (น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของขนาดเซลล์เม็ดเลือดขาว) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโซลูชัน

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

หากคุณทำงานกับวัตถุบางประเภทหรือบางขนาดอยู่เสมอ ให้เลือกเครื่องสแกนที่ออกแบบมาสำหรับงานนั้น

สแกนเนอร์สามารถใช้เพื่อสร้างฝาแฝดดิจิทัลที่มีความแม่นยำสูงของวัตถุต่าง ๆ ได้ แต่ถ้าคุณมักจะทำงานกับวัตถุขนาดหนึ่ง ๆ คุณควรพิจารณาว่าเครื่องสแกนใดเหมาะกับคุณที่สุด

วิธีจับภาพวัตถุขนาดพกพาทุกชนิด

ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนนาฬิกา (สปริง, เกียร์, ล้อ, อัญมณี ฯลฯ) จำเป็นต้องสแกนเป็นประจำ บางทีคุณอาจมีชิ้นส่วนดังกล่าวอยู่ในกล่องเพื่อรอรับ ในกรณีเช่นนี้ คุณอาจพิจารณาอย่างจริงจังถึงเครื่องสแกนแสงที่มีโครงสร้างแบบเดสก์ท็อป เช่น blue-structured-light Artec Micro

เช่นเดียวกับชิ้นส่วนการบินและอวกาศขนาดเล็กมาก เช่น วาล์ว, CNC แบบดั้งเดิม, สลักเกลียว, สวิตช์, กระบอกสูบ และอื่น ๆ ด้วยค่าความคลาดเคลื่อนสูงและข้อมูลจำเพาะที่เข้มงวด จึงไม่ควรปล่อยโอกาสให้เสียเปล่า และเครื่องสแกนแสงที่มีโครงสร้างแบบเดสก์ท็อปทำให้สามารถจับภาพส่วนประกอบเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำในเวลาเพียงไม่กี่นาที

ในทางกลับกัน หากเป้าหมายของคุณมีขนาดใหญ่กว่า เช่น คน คุณอาจไม่ต้องการความแม่นยำถึง 1/7 ของความกว้างของเส้นผมมนุษย์

ความเร็วและการพกพา

หากเวิร์กโฟลว์ของคุณเกี่ยวข้องกับการจับภาพแบบดิจิทัลของมนุษย์หรือสัตว์ คุณต้องมีโซลูชันที่ช่วยให้สแกนได้อย่างรวดเร็ว

ในกรณีเช่นนี้ อย่าลืมตรวจสอบอัตราการจับภาพ FPS (เฟรมต่อวินาที) ของเครื่องสแกนที่คุณสนใจ ยิ่งสูงยิ่งดี เว้นแต่ว่าคุณกำลังจัดการกับวัตถุที่คุณแน่ใจว่าจะไม่เคลื่อนที่

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

FPS ที่สูงสามารถชดเชยการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สแกนได้

ตัวอย่างหนึ่งของสแกนเนอร์ 3D ที่ออกแบบมาเพื่อความเร็วสูง, การพกพาสูงสุด และความแม่นยำที่เหนือชั้นคือ Artec Leo ซึ่งเป็นอุปกรณ์พกพาระดับมืออาชีพที่มีอัตราเฟรมสูงถึง 80FPS และอัตราการรับข้อมูล 35 ล้านจุดต่อวินาที

ไร้สาย 100% พร้อมหน้าจอสัมผัสในตัว เครื่องสแกน 3D นี้สามารถนำทางคุณไปรอบ ๆ นักปั่นจักรยานมืออาชีพในอุโมงค์ลมหรือแขวนเชือกเพื่อถ่ายภาพงานหินของมหาวิหารโบราณจากที่สูงเหนือพื้นดินได้แทบทุกที่

จับภาพวัตถุขนาดใหญ่ด้วยเครื่องสแกน 3D แบบถือ

สำหรับวัตถุที่ใหญ่กว่านั้น สแกนเนอร์ 3D โครงสร้างเบาขนาดพกพาที่มีคุณภาพขนาดห้องก็สามารถทำงานได้โดยไม่เหนื่อย นั่นอาจหมายถึงการใช้เครื่องสแกน 3D แบบใช้มือถือไร้สาย 100% เพื่อจับภาพห้องนักบินและลำตัวเครื่องบินของแอร์บัส A380 สำหรับการจำลองการบินที่สมจริงเกินจริง หรือใช้โซลูชันเดียวกันในการสแกนส่วนหน้าอาคารหลายชั้นของอาคารอพาร์ตเมนต์ทั้งหลัง

อย่างไรก็ตาม เมื่อประเมินโซลูชันเครื่องสแกน 3D ที่มีแหล่งกำเนิดแสงที่มีโครงสร้าง คุณควรดูตัวอย่างการทำงานของเครื่องสแกน โดยถ่ายภาพวัตถุเดียวกันกับที่คุณกำลังทำงานด้วย นอกจากนี้ คุณอาจต้องการลองด้วยตัวเอง ให้ความสนใจอย่างใกล้ชิดกับความง่าย (หรือยาก) ในการตั้งค่าวัตถุ, สแกน และประมวลผลผลลัพธ์การสแกน

จุดแข็งของโครงสร้างแสงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ

มีเหตุผลว่าทำไมสแกนเนอร์ 3D แบบโครงสร้างเบาจึงเป็นเทคโนโลยีที่ผู้ใช้หลายพันคนทั่วโลกเลือกใช้มานานหลายปี จริง ๆ แล้วมีหลายสาเหตุ นี่คือจุดแข็งที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดและด้านที่พวกเขามีผลกระทบมากที่สุด

ไร้สัมผัส：ไม่สามารถจัดการวัตถุหลายประเภทได้ เช่น การวัดแบบสัมผัส (CMM) หรือการวัดด้วยภาพถ่ายโดยมีเป้าหมาย ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างทางโบราณคดี, ชิ้นงานพิพิธภัณฑ์ และของมีค่าจากคอลเลคชันส่วนตัว

แหล่งกำเนิดแสงที่มีโครงสร้างช่วยให้มองเห็นวัตถุดังกล่าวได้ทั่วโลกด้วยความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร โดยมักมีการสัมผัสเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย ในด้านนิติวิทยาศาสตร์และโบราณคดี วัตถุส่วนใหญ่จะถูกสแกนทันทีที่พบ เพื่อไม่ให้รบกวนภูมิทัศน์ของวัตถุหรือสภาพแวดล้อม

สิ่งนี้ช่วยลดความเสี่ยงของการบาดเจ็บจากการสัมผัสแม้เพียงเล็กน้อย

ความเร็วสูง：เมื่อคุณมีโครงการเร่งด่วน คุณคงไม่อยากให้เครื่องมือของคุณทำงานช้าลง ความเร็วเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่น่าสนใจที่สุดของสแกนเนอร์ 3D แบบเบาที่มีโครงสร้าง สิ่งที่ต้องใช้เวลาทั้งวันด้วยโฟโตแกรมเมทรีแบบเก่า เครื่อง CMM และเครื่องมือมาตรวิทยาแบบแมนนวลมักทำให้เสร็จภายในเวลาเพียง 1-2 ชั่วโมงด้วยเครื่องสแกน 3D แบบเบาที่มีโครงสร้าง

เป็นเรื่องง่ายที่จะมองเห็นผลกระทบต่อเวิร์กโฟลว์และประสิทธิภาพการทำงาน หากคุณสามารถใช้เวลาหลายชั่วโมงในขณะที่รับประกันความถูกต้องแม่นยำที่โครงการของคุณต้องการ

อีกเหตุผลหนึ่งที่โซลูชันความเร็วสูงมีความสำคัญก็คือวัตถุบางอย่าง เช่น คน ไม่สามารถหยุดนิ่งได้นานกว่า 1-2 วินาที ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ในกรณีดังกล่าว ไม่เพียงแต่มีความเป็นไปได้ที่จะไม่ตรงแนวตามที่อธิบายไว้ข้างต้นเท่านั้น แต่ยังทำให้รูปร่างของวัตถุที่สแกนเปลี่ยนไปด้วย ซึ่งทำให้เกิดความไม่พอใจ

เมื่อสแกนนักกีฬาเพื่อสร้างชุดสกินสูทสำหรับปั่นจักรยานที่มีประสิทธิภาพสูง หากใช้วิธีการวัดที่ช้ากว่า เมื่อใดก็ตามที่นักกีฬากดแขนเข้ากับลำตัว แม้เพียงเบา ๆ รูปร่างแขนขาก็จะเปลี่ยนไป ทำให้การสแกนไม่แม่นยำที่สุด

ความแม่นยำที่โดดเด่น：ซึ่งแตกต่างจากวิธีการวัดแบบเดิม เช่น เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์, ไม้บรรทัด หรือแม้แต่เครื่อง CMM เวิร์กโฟลว์การสแกน 3D ด้วยแสงที่มีโครงสร้างช่วยให้สามารถจับภาพวัตถุและฉากทั้งหมดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัตถุที่กำลังวัดเป็นสิ่งที่ซับซ้อนกว่า เช่น กล่องใส่รองเท้า

ในโลกแห่งความเป็นจริง, ผลิตภัณฑ์, ชิ้นส่วน และวัตถุประเภทอื่น ๆ ที่เราทำงานด้วยมักประกอบด้วยพื้นผิวจำนวนมาก และโดยทั่วไปมีพื้นผิวนับล้านระหว่างจุดที่เลือกไม่กี่จุดที่เลือกสำหรับการวัด จุดข้อมูลอาจมีอยู่ การสแกน 3D พร้อมแหล่งกำเนิดแสงที่มีโครงสร้างจะจับภาพทุกอย่างด้วยความแม่นยำต่ำกว่ามิลลิเมตร สร้างบันทึกดิจิทัลที่มีความแม่นยำสูงของวัตถุหรือฉากที่สมบูรณ์

โครงสร้างแสงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านต่าง ๆ ของอุตสาหกรรมการแพทย์เป็นเวลาหลายปี ได้รับการทดสอบอย่างกว้างขวางและได้รับการอนุมัติทางการแพทย์สำหรับใช้ในโรงพยาบาล, โรงเรียน และธุรกิจสำหรับทุกคนตั้งแต่เด็กเล็กไปจนถึงผู้สูงอายุที่อ่อนแอ

ซึ่งแตกต่างจากเครื่องสแกนเลเซอร์ที่การได้รับแสงเลเซอร์เป็นเวลานานอาจทำให้การมองเห็นลดลง และเครื่อง CT สแกนเนอร์ซึ่งใช้รังสีเพื่อจับภาพพื้นผิวและลักษณะภายในของวัตถุ แสงที่มีโครงสร้างจะไม่เป็นอันตรายและมีประสิทธิภาพ มีประวัติที่โดดเด่นในฐานะ เทคโนโลยีการสแกน

การสแกน 3D ด้วยแสงที่มีโครงสร้างและโฟโตแกรมเมตรี 2 ประเภท

โฟโตแกรมเมตรีที่ใช้สำหรับ CGI และอาร์ตเวิร์ค ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องสแกน 3D โดยเฉพาะ และสามารถสร้างโมเดล 3D ที่มีพื้นผิวที่น่าประทับใจได้ แต่ก็ไม่ได้ปราศจากข้อเสีย สิ่งสำคัญที่สุดคือความแม่นยำสูง มันเกี่ยวกับความแม่นยำ

ดังที่เราจะเห็นในบทถัดไป มีโซลูชันโฟโตแกรมเมตริกอีกประเภทหนึ่งสำหรับโครงการที่มีความแม่นยำซึ่งต้องการประสิทธิภาพระดับเครื่องมือ แต่ที่นี่เราจะเน้นไปที่โฟโตแกรมเมทรีแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นที่นิยมในทีม CGI และผู้สร้างโมเดล 3D ที่เปิดตัวไปก่อนหน้านี้

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น โฟโตแกรมเมตรี CGI ใช้เวลานานในการถ่ายภาพ ดังนั้น จึงแทบไม่สามารถใช้ถ่ายภาพตัวแบบที่เป็นมนุษย์ได้เพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ โครงการที่มีข้อจำกัดด้านเวลาก็ไม่เป็นปัญหาอีกต่อไป ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้และแม่นยำในไม่กี่นาที เช่น การตรวจสอบคุณภาพในการผลิต เป็นกุญแจสำคัญในการหลีกเลี่ยงปัญหาคอขวดของซัพพลายเชน

นอกจากนี้ โฟโตแกรมเมตรีประเภทนี้อาจต้องใช้คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังในการประมวลผลภาพหลายร้อยถึงพันภาพ

ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับโฟโตแกรมเมตรีเชิงศิลปะคือความล่าช้าในการป้อนกลับ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราไม่สามารถทราบได้ว่าวัตถุได้รับการปกปิดอย่างสมบูรณ์หรือไม่ จนกว่าจะมีการประมวลผลภาพ และเมื่อถึงจุดนั้นมันอาจจะสายเกินไป

ในสาขาโบราณคดี มักจะเป็นกรณีที่โบราณวัตถุและซากดึกดำบรรพ์ที่พบระหว่างการสำรวจและการขุดค้นไม่สามารถและไม่ควรนำออกไปอย่างที่เป็นอยู่

แต่ถ้าโฟโตแกรมเมตรีไม่สามารถจับภาพทุกอย่างได้ และคุณต้องกลับไปที่ไซต์ คุณคงได้แต่หวังว่าผู้ขโมยของ, คนป่าเถื่อน และภัยธรรมชาติจะไม่อยู่ข้างหน้าคุณ สำหรับโครงการเช่นนี้ ไม่ว่าจะเป็นการเดินทางข้ามเทือกเขาแอนดีสบนหลังม้า การนำเครื่องสแกน 3D แบบพกพาติดตัวไปด้วยก็สามารถสร้างความแตกต่างให้กับโลกได้
โซลูชันการจับภาพดิจิทัลสมัยใหม่มีชุดโฟโตแกรมเมตรีพิเศษสำหรับใช้ในเวิร์กโฟลว์การสแกน 3D โฟโตแกรมเมตรีของ DPA โซลูชันนี้มีความแม่นยำสูงและไม่ต้องใช้เวลาประมวลผลหลายชั่วโมงในการต่อภาพถ่ายหลายภาพเข้าด้วยกัน ซึ่งแตกต่างจากโฟโตแกรมเมตรี CGI

เมื่อใช้ร่วมกับการสแกน 3D โฟโตแกรมเมทรี DPA จะใช้เฉพาะในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการเท่านั้น เพื่อบันทึกขนาดทางกายภาพที่แน่นอนของวัตถุหรือฉาก ซึ่งจะถูกส่งต่อไปยังซอฟต์แวร์การสแกน 3D ในรูปแบบของ point cloud ที่แม่นยำ (สูงสุด 10 ไมครอน)

จากตรงนั้น คุณเพียงแค่สแกน 3D อะไรก็ตามที่คุณเพิ่งถ่ายในรูปถ่าย และด้วยการรวม 3D polygonal mesh ที่ได้จากสแกนเนอร์เข้ากับ photogrammetric point cloud โมเดล 3D ที่ตามมาจะมีระดับความแม่นยำและความละเอียดที่ยอดเยี่ยม เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสเปกตรัมกว้าง ๆ ของโครงการระดับมาตรวิทยา

การใช้งานทั่วไปของการสแกน 3D ด้วยแสงที่มีโครงสร้าง

วิศวกรรมย้อนกลับของชิ้นส่วนและชุดประกอบเดิม

หลายบริษัทในปัจจุบันประสบกับสถานการณ์ที่ต้องซ่อมแซมหรือแม้แต่เปลี่ยนอุปกรณ์รุ่นเก่า แต่มักพบว่าผู้ผลิตดั้งเดิมไม่ได้จัดหาผลิตภัณฑ์เหล่านี้อีกต่อไป หรือเลิกกิจการไปเลย

ในกรณีเช่นนี้ การสร้างชิ้นส่วนเหล่านี้ขึ้นใหม่ด้วยตัวคุณเองผ่านโซลูชันการสแกน 3D ที่มีโครงสร้างเบา ช่วยให้คุณประหยัดเงินได้มหาศาล ไม่ต้องพูดถึงจำนวนชั่วโมงแรงงานที่นับไม่ถ้วน เมื่อพิจารณาถึงเวลาและความเชี่ยวชาญที่ต้องใช้ในการวัดและวาดชิ้นส่วนเหล่านี้อย่างระมัดระวังใน CAD แล้ว เครื่องสแกน 3D แบบถือจึงคุ้มค่ากับน้ำหนักของมันในระดับแพลทินัม

มรดกตกทอดและชิ้นส่วนที่ยากต่อการจัดหาดังกล่าวสามารถพบได้ในแวดวงต่าง ๆ ของการดูแลสุขภาพ ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบของอวัยวะเทียมที่อาจเลิกผลิตทั้งหมดหรือมีต้นทุนผลิตภัณฑ์สูงเกินไป/ระยะเวลาดำเนินการจัดส่ง ตอนนี้พวกเขาสามารถสแกนภายในองค์กร CAD ปรับแต่งให้ตรงกับลักษณะทางกายวิภาคของผู้ป่วย แล้วพิมพ์ 3D ได้ตามต้องการ

จัดทำเอกสารโบราณวัตถุทางโบราณคดี, วัฒนธรรม และประวัติศาสตร์

สำหรับพิพิธภัณฑ์และนักวิจัยทั่วโลก เครื่องสแกน 3D แบบแสงที่มีโครงสร้างช่วยให้สามารถเก็บรายละเอียดพื้นผิวทั้งหมดของสิ่งประดิษฐ์และฟอสซิลที่มีค่าที่สุดโดยไม่ทำอันตรายต่อสิ่งเหล่านั้น

บางทีคุณอาจจำเป็นต้องสร้างสำเนาเอกสารสำคัญทางดิจิทัลที่ถูกต้องแม่นยำของเครื่องมือหินยุคก่อนประวัติศาสตร์ กำแพงปราสาทยุคกลาง หรือกะโหลกของบรรพบุรุษมนุษย์ในสมัยโบราณ สิ่งสำคัญคือต้องจัดการวัตถุเหล่านี้ให้น้อยที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย ภัณฑารักษ์ของพิพิธภัณฑ์ทั่วโลกเห็นพ้องต้องกันเป็นเอกฉันท์ว่าการสแกน 3D ที่มีโครงสร้างแสงเหมาะสมกับความต้องการนี้มากกว่าสิ่งอื่นใดในตลาดปัจจุบัน

สร้าง CGI สีเต็มรูปแบบและเอฟเฟกต์พิเศษที่สมจริงเป็นพิเศษ

การใช้การสแกน 3D แบบโครงสร้างแสงเพื่อสร้างกราฟิกคอมพิวเตอร์ที่เหมือนจริงสำหรับภาพยนตร์, โทรทัศน์ และเกมได้กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมไปแล้ว และด้วยการใช้เครื่องสแกน 3D แบบมือถือแบบพกพา เช่น Artec Leo การเยี่ยมชมกองถ่ายหรือสตูดิโอจึงเป็นเรื่องง่าย จากนั้นสแกน, ประมวลผล และนำนักแสดง อุปกรณ์ประกอบฉาก และแม้แต่ฉากทั้งหมดไปใช้แบบดิจิทัล 2 เท่า เพียงไม่กี่นาทีหลังจากสแกน

การวัดตัวเพื่อให้พอดีกับเสื้อผ้า

เมื่อพูดถึงการวัดร่างกายมนุษย์อย่างแม่นยำ สายวัดและคาลิปเปอร์เท่านั้นที่จะพาคุณไปไกลได้ นี่คือจุดที่การสแกน 3D แบบโครงสร้างแสงทำงานเป็นวงกลมรอบรุ่นก่อนแบบอะนาล็อก โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยเครื่องสแกน 3D แบบมือถือที่รวดเร็วซึ่งไม่มีสายหรือสายเคเบิลมาขวางกั้น คุณจึงสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ บุคคลได้อย่างง่ายดายในขณะที่จับภาพพวกเขาแบบดิจิทัลจากทุกมุมในเวลาเพียงไม่กี่นาที เมื่อทำเช่นนั้น คุณจะมีการวัดที่แม่นยำจนแม้แต่ช่างตัดเสื้อที่พิถีพิถันที่สุดยังต้องอิจฉา

การวัดและการตรวจสอบด้วยแสงในสายการผลิต

หนึ่งในข้อกังวลที่สำคัญที่ผู้ผลิตหลายรายมีเมื่อทำการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ทั้งก่อน, ระหว่าง หรือหลังการผลิต เป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจพอสมควร ซึ่งไม่ได้เกี่ยวกับความแม่นยำเพียงอย่างเดียว แต่สามารถตรวจจับและวัดปริมาณความแปรปรวนในโครงสร้างทางกายภาพของผลิตภัณฑ์ได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกันก็ไม่สร้างความเสียหายให้กับผลิตภัณฑ์ระหว่างทาง

การสแกน 3D ที่มีโครงสร้างเบาช่วยให้คุณมีความสามารถมาก ไม่เหมือนกับโซลูชันการวัดทางกายภาพ เช่น คาลิเปอร์, ไมโครมิเตอร์ และแม้แต่เครื่อง CMM ด้วยเครื่องสแกน 3D คุณจะไม่มีโอกาสทำให้พื้นผิวเป็นรอย, ขีดข่วน หรือทำให้เสียรูปทรงไม่ว่าด้วยวิธีใด

และในซอฟต์แวร์การสแกน 3D ของคุณ ไม่ว่าคุณจะตรวจสอบที่ใด บนสายการผลิต หรือแม้แต่ที่แท่นวางสินค้า คุณก็สามารถยืนยันด้วยภาพได้ถึงความแปรปรวนของการผลิตใด ๆ ที่มีอยู่ ด้วยความแม่นยำในระดับมิลลิเมตร

จุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นของเครื่องสแกนแสงที่มีโครงสร้าง

ก่อนตัดสินใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ใด ๆ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจจุดแข็งและจุดอ่อนของมัน ในแง่นี้ อาจกล่าวได้ว่าองค์ประกอบเดิมมีความแข็งแกร่งมากในโครงสร้างแสง อย่างไรก็ตาม เราแนะนำเงื่อนไขที่อาจท้าทายขีดจำกัดของสแกนเนอร์ 3D ที่มีโครงสร้างบางประเภท

วัตถุเคลื่อนไหวมากเกินไประหว่างการสแกน

เมื่อจับภาพวัตถุด้วยเครื่องสแกน 3D ที่มีโครงสร้างเบาแบบมือถือ จะถือว่าวัตถุที่จะสแกนอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ในลักษณะที่มีการควบคุม เช่น กำลังหมุนบนแท่นหมุน

เครื่องสแกน 3D ทั้งหมดมีข้อบกพร่องเหล่านี้ในระดับหนึ่ง แต่ผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับอัตราการจับภาพ FPS ของเครื่องสแกนเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หากวัตถุหรือเครื่องสแกนเคลื่อนที่มาก เครื่องสแกนอาจสูญเสียความสามารถในการติดตาม ในกรณีนี้ คุณควรสแกนบริเวณเดิมอีกครั้งและรอให้เครื่องสแกนกู้คืนการติดตาม อย่างไรก็ตาม เครื่องสแกนแสงที่มีโครงสร้างซึ่งมี FPS สูงมากไม่น่าจะมีปัญหาดังกล่าว

นี่เป็นปัญหาของเวิร์กโฟลว์และต้องมีการสแกนซ้ำ ซึ่งทำให้เซสชันการสแกนยาวขึ้นโดยไม่จำเป็น เพื่อแก้ปัญหานี้ มีประสิทธิภาพที่จะช้าลงจากจุดเริ่มต้นและสแกนวัตถุอย่างสม่ำเสมอและสม่ำเสมอ เมื่อสแกนคนหรือสิ่งมีชีวิต ให้พยายามให้นิ่งที่สุด

หากมีการเคลื่อนไหวแม้เพียงเล็กน้อย การมีเครื่องสแกนที่เร็วพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องที่ช่วยให้คุณเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ คนหรือสิ่งมีชีวิตที่คุณกำลังสแกนได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย สามารถสร้างความแตกต่างได้มากที่นี่ ตรวจสอบความสามารถของสแกนเนอร์ของคุณก่อนโครงการสำคัญ ตรวจสอบความสามารถของเครื่องสแกนของคุณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวัตถุที่คุณต้องการจับภาพนั้นมีอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น

พื้นผิวที่ยากต่อการถ่ายภาพด้วยเครื่องสแกน 3D หรือโฟโตแกรมเมตรี

มีพื้นผิวบางอย่างที่ยากต่อการถ่ายภาพด้วยเครื่องสแกน 3D หรือโฟโตกราฟเมทรี CGI อย่างไรก็ตาม ไม่ได้หมายความว่าการสแกนจะทำไม่ได้ ด้วยการเตรียมการที่เหมาะสมและเครื่องสแกน 3D คุณภาพสูง คุณจะสามารถเพิ่มโอกาสในการประสบความสำเร็จด้วยเทคโนโลยีดิจิทัลได้อย่างมาก

พื้นผิวที่มืดมาก：พื้นผิวประเภทนี้พบไม่บ่อยนัก แต่มีอยู่จริงและดูดซับแสงที่มีโครงสร้างเพียงพอ ซึ่งรูปแบบอาจสะท้อนกลับไปที่กล้องของสแกนเนอร์อย่างไม่ถูกต้อง

เคล็ดลับในการสแกนพื้นผิวที่มืดมาก: หากคุณมีเครื่องสแกนที่ให้คุณปรับความไวในซอฟต์แวร์ได้ ให้ลองเพิ่มความไวของเครื่องสแกนของคุณจนกว่าคุณจะมองเห็นพื้นผิวผ่านเครื่องสแกนในขณะที่ดูตัวอย่างการสแกนของคุณ

พื้นผิวสะท้อนแสงสูง (โลหะมันเงา เช่น โครเมี่ยม)：เมื่อแสงที่มีโครงสร้างตกกระทบพื้นผิวดังกล่าว แสงอาจกระเด็นไปในทิศทางที่คาดเดาไม่ได้ ทำให้เป็นไปไม่ได้ในทางเทคนิคที่กล้องของสแกนเนอร์จะจับภาพรูปแบบแสงที่บิดเบี้ยวได้อย่างแม่นยำ

เคล็ดลับในการสแกนพื้นผิวที่มีการสะท้อนแสงสูง：ลองสแกนในมุมและระยะห่างต่าง ๆ จากวัตถุ คุณยังสามารถจัดตำแหน่งสแกนเนอร์ใหม่และปรับมุมเพื่อไม่ให้สแกนตั้งฉากกับวัตถุโดยตรง

ซึ่งช่วยให้แสงที่มีโครงสร้างกระจายตัวอย่างนุ่มนวลแทนที่จะสะท้อนกลับมาที่กล้องโดยตรง หากคุณลองใช้วิธีนี้ คุณอาจสามารถถ่ายภาพพื้นผิวที่คุณไม่เคยถ่ายมาก่อนได้ในทันใด

พื้นผิวที่เป็นแก้ว, โปร่งใส หรือโปร่งแสง：ซึ่งรวมถึงทุกสิ่งตั้งแต่ชั้นน้ำบาง ๆ ไปจนถึงแผ่นน้ำแข็ง, กระจกรถยนต์ แม้กระทั่งอัญมณีและวัสดุผสม หากแสงที่มีโครงสร้างของสแกนเนอร์ส่องผ่านวัสดุหรือกระจายอยู่ระหว่างการเคลื่อนย้าย แสงจะสะท้อนออกจากกล้องและไม่สามารถบันทึกภูมิประเทศของพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ

เคล็ดลับในการสแกนกระจกและพื้นผิวโปร่งแสง：พื้นผิวเหล่านี้มีตัวเลือกมากมายสำหรับการสะท้อนแสงที่มีโครงสร้างอย่างเหมาะสมแทนที่จะดูดซับหรือกระจายแสง สำหรับ DIY มีวิธีโรยแป้งข้าวโพดหรือแป้งเด็กบนวัตถุที่จะสแกน

นอกจากนี้ยังมีสเปรย์เคลือบคุณภาพสูงที่จะหายไปในไม่กี่นาทีถึงชั่วโมง ทำให้คุณมีเวลาเพียงพอในการสแกนวัตถุทั้งหมดจากบนลงล่าง

พื้นผิวที่มีขนและขนยาว：เมื่อแสงที่มีโครงสร้างตกกระทบวัสดุประเภทนี้ แสงจะสะท้อนได้หลายทิศทาง และโดยทั่วไปแล้วกล้องสแกนเนอร์ไม่สามารถจับภาพรูปแบบแสงที่เพียงพอเพื่อแยกความแตกต่างของพื้นผิวพื้นผิวที่แท้จริงของวัตถุได้

เคล็ดลับระดับมืออาชีพสำหรับการสแกนเส้นผม, ขนนก หรือวัสดุที่คล้ายกัน：หากซอฟต์แวร์ของสแกนเนอร์ของคุณมีการตั้งค่าความไว ให้ยกสูงพอสมควรเพื่อให้สแกนเนอร์สามารถจับรูปทรงที่บอบบางของเส้นผมได้ นอกจากนี้ เมื่อสแกนศีรษะ ให้สแกนแบบ “หูถึงหู” โดยเลื่อนเครื่องสแกนขึ้นไปทางด้านบนสุดของศีรษะและเลยศีรษะไปอีกด้านหนึ่ง

นอกจากนี้ ให้คอและไหล่ของคุณอยู่ในขอบเขตการมองเห็นของเครื่องสแกนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้ซอฟต์แวร์การสแกนสามารถติดตามคุณสมบัติเหล่านี้เป็นข้อมูลอ้างอิง ทำให้เครื่องสแกนสามารถติดตามและจับภาพเส้นผมของคุณได้ง่ายขึ้น

วัตถุบางมาก (หรือหน้าตัดของวัตถุ)：นั่นเป็นเพราะมีพื้นที่ผิวไม่เพียงพอที่แสงที่มีโครงสร้างจะส่องสว่างและสะท้อนแสงไปยังกล้องของสแกนเนอร์ได้ในปริมาณที่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น เมื่อสแกนเนอร์พยายามจับภาพขอบบาง ๆ ของวัตถุ อาจมีพื้นที่ผิวที่กว้างไม่กี่มิลลิเมตร (หรือน้อยกว่า)

เคล็ดลับระดับมืออาชีพสำหรับการสแกนวัตถุที่บางมาก：อุปสรรค์นี้อาจแก้ไขได้ด้วยการรวมพื้นหลังที่มีสีสันหรือลวดลายไว้ในขอบเขตการมองเห็นของสแกนเนอร์ ซึ่งสามารถทำได้ง่าย ๆ เพียงวางแผ่นกระดาษที่มีข้อความ, รูปทรงเรขาคณิต หรือลวดลายไว้ด้านหลังวัตถุบาง ๆ หรือพื้นผิวที่คุณต้องการสแกน

สำหรับพื้นผิวเว้าและร่องลึก：ไม่ว่าเครื่องสแกนจะมีความสามารถเพียงใด – และเข้าถึงพื้นที่เหล่านี้ได้ง่ายกว่าด้วยเครื่องสแกนแบบมือถือ – หากแสงที่มีโครงสร้างไม่สามารถเข้าถึงบางส่วนหรือบางส่วนของวัตถุหรือฉากที่คุณกำลังจับภาพ แล้วสะท้อนกลับไปที่กล้องของสแกนเนอร์ เครื่องสแกนจะไม่ “เห็น” ซึ่งหมายความว่าจะไม่ถูกจับ

เคล็ดลับในการสแกนพื้นผิวเว้า：สแกนเนอร์บางเครื่องทำได้ดีในเรื่องนี้ หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับพื้นผิวประเภทนี้ที่ยากต่อการเข้าถึงคือการจดจำคุณสมบัติบางส่วนจำนวนมหาศาลที่อยู่ในการสแกนด้วยสายตา จากนั้น แสดงภาพพื้นผิวเหล่านี้ในแบบ 3D สีความละเอียดสูงด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่ง ที่ใช้ AI เพื่อสร้างภาพใหม่แบบดิจิทัล

สรุป

ดังที่เห็นได้จากภาพรวมข้างต้น เทคโนโลยีการสแกน 3D แบบโครงสร้างด้วยแสงในปัจจุบันนำเสนอแนวทางที่รวดเร็ว, ใช้งานง่าย, แม่นยำ และมีประสิทธิภาพสำหรับการจับภาพวัตถุและฉากที่มีขนาดและความซับซ้อนต่างกัน ฉันอยู่ที่นี่ ผู้ใช้ตัวยงหลายพันคนทั่วโลกจะเห็นด้วยกับสิ่งนี้อย่างไม่ต้องสงสัย

นอกจากนี้ ด้วยโรงเรียนและมหาวิทยาลัยจากตะวันออกไปตะวันตกที่ใช้โซลูชันการสแกน 3D ในจำนวนที่เพิ่มมากขึ้น อนาคตดูสดใส ไม่เพียงแต่สำหรับการศึกษาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุตสาหกรรมทุกประเภท รวมถึงการผลิต, นิติวิทยาศาสตร์และ CSI, การดูแลสุขภาพ, การวิจัย และอื่น ๆ