تفاوتی ندارد که مهندس صنایعی باشید که به دنبال یک راه حل قدرتمند مهندسی معکوس است، یا پزشکی که به دنبال راهی کارآمد برای ایجاد پروتز، اسکن سه بعدی کلید موفقیت شما است. اسکن سه بعدی فرآیندی جهت تجزیه و تحلیل یک شی از دنیای واقعی، تمامی داده ها را جمع آوری کرده تا شکل و ظاهر آن را به صورت دیجیتالی بازسازی کند. به زبان ساده مجموعه ای از اسکن های سه بعدی یک مدل سه بعدی را تشکیل می دهند. همانطور که عکس‌های دوبعدی از پیکسل‌ها تشکیل شده‌اند، اسکن‌های سه بعدی نیز از مثلث‌های کوچک یا چندضلعی تشکیل شده‌اند. چند ضلعی ها یک شبکه چند ضلعی را تشکیل می دهند که هندسه جسم را با جزئیات دقیق تکرار می کند.

به لطف این فرآیند، شی می تواند به یک مدل سه بعدی تبدیل شود، که می تواند به شما به عنوان پایه ای برای پروژه سه بعدی که می خواهید توسعه دهید، کمک کند. علاوه بر این، مدل سه بعدی می تواند برای بازسازی، تجزیه و تحلیل یا شبیه سازی ایده ها مفید باشد. 

ماشین ها و روش های مختلفی برای اسکن سه بعدی اشیا وجود دارد. شاید ندانید، اما راه های مختلفی برای ایجاد نسخه دیجیتالی یک شی واقعی وجود دارد. روش‌های مختلف اسکن سه‌بعدی زیادی وجود دارد، اما ما بر روی سه مورد از آنها تمرکز می‌کنیم که می‌توانیم به عنوان اصلی‌ترین آنها در نظر بگیریم:

• اسکن سه بعدی لیزری
• اسکن سه بعدی فتوگرامتری
• اسکن سه بعدی نور ساختاریافته

انتخاب تکنیک اسکن سه بعدی با توجه به پروژه شما یا زمینه آن انجام می شود.

اسکن سه بعدی چگونه کار می کند؟

نحوه کارکرد هر نوع از تکنولوژی های اسکنرهای سه بعدی را در ادامه توضیح خواهیم داد : 

اسکن سه بعدی لیزری

اسکن سه بعدی لیزری مطمئناً رایج ترین و مورد استفاده ترین روش اسکن سه بعدی است. در این فناوری با استفاده از نور لیزر نسخه ای دیجیتالی از شکل جسم واقعی ساخته می شود. این اسکنرهای سه بعدی قادر به اندازه گیری جزئیات بسیار ظریف و گرفتن اشکال آزاد برای تولید ابرهای نقطه ای بسیار دقیق هستند.

این تکنیک اسکن لیزری برای اندازه گیری و آنالیز هندسه های پیچیده عالی است. این فناوری اجازه می دهد تا اندازه گیری ها و داده هایی که با روش های سنتی غیر عملی است را عملی کنید.

اسکنر سه بعدی لیزری کمی شبیه دوربین است و فقط می تواند آنچه را که در میدان دید خود است ثبت کند. با این فرآیند، یک نقطه یا خط لیزری بر روی یک جسم از دستگاه پخش می شود و یک سنسور فاصله تا سطح این جسم را اندازه گیری می کند. با پردازش این داده ها، می توان آن را به یک مش مثلثی و سپس یک مدل CAD تبدیل کرد.

اسکن سه بعدی فتوگرامتری

فتوگرامتری علم اندازه گیری از روی عکس است. خیلی ساده به نظر می رسد، نه؟ این روش از اختلاف منظر به دست آمده بین چندین عکس که از دیدگاه های مختلف گرفته شده است استفاده می کند. از فتوگرامتری می توان برای ثبت میدان های حرکتی پیچیده دو بعدی و سه بعدی استفاده کرد. این تصویر استریوسکوپی بینایی انسان دوچشمی را تقلید می کند و برای به دست آوردن تمام اطلاعات اشیاء فیزیکی موجود استفاده می شود. در واقع، این فرآیند داده‌های مربوط به شکل، حجم و عمق موضوعی را که می‌خواهید اسکن کنید جمع‌آوری می‌کند.

فتوگرامتری روشی است که برای تبدیل چندین عکس به یک طراحی سه بعدی دقیق استفاده می شود. این روش به شما دقیق ترین نتیجه را نمی دهد، اما با استفاده از نرم افزارهای فتوگرامتری خوب می توانید به نتیجه رضایت بخشی برسید. 

اسکن سه بعدی نور ساختار یافته

با استفاده از روش اسکن نور ساختار یافته، یکی از موقعیت‌های دوربین که در روش‌های اسکن قبلی استفاده می‌شد، در واقع با پروژکتوری جایگزین می‌شود که الگوهای مختلف نور را بر روی سطح یک جسم پخش می‌کند. روشی که اشیا این الگوها را تحریف می‌کنند، ثبت می‌شود و امکان ایجاد اسکن سه بعدی را فراهم می‌کند. فرآیند اسکن نور ساختار یافته در فناوری های تشخیص چهره یا محیط استفاده می شود.

کاربرد اسکن سه بعدی 

اسکن سه بعدی یک فناوری است که در فرایندهای کاری پیشرفته استفاده می شود. صنعت خودرو را در نظر بگیرید. تصور کنید می خواهید بررسی کنید که آیا یک سوپاپ جدید عملکرد موتور را بهبود می بخشد؟ سوپاپ را اسکن سه بعدی کنید تا یک مدل سه بعدی بسازید، آن را از طریق مهندسی معکوس اصلاح کنید و آن را در نرم افزار CAD قرار دهید تا ببینید شیر در داخل موتور چگونه عمل می کند.

اسکنر سه بعدی در طراحی و مهندسی صنعتی

اسکنرهای سه بعدی پیشرفته به دلیل توانایی آن ها در آنالیز سریع و دقیق داده های مورد نیاز، به طور گسترده در طراحی صنعتی، مهندسی و ساخت استفاده می شوند. بدون این دستگاه‌های پیشرفته سه بعدی، اندازه‌گیری‌ها باید با روش‌های دستی قدیمی جمع‌آوری شوند، که می‌تواند بسیار پرهزینه و زمان‌بر باشد. راه حل های قدرتمند اسکن سه بعدی که در هر مرحله از طراحی محصول، آزمایش، توسعه، راه اندازی و مراقبت های بعدی مفید هستند، به طور قابل توجهی روند کار را تسریع می کنند و به جلوگیری از اشتباهات پرهزینه کمک می کنند و بهره وری را نیز افزایش می دهند.

برای تصمیم گیری اینکه کدام ابزار اسکن سه بعدی برای کاربردهای مختلف در این زمینه بهترین است، مهم است که اندازه و ویژگی های جسم مورد نظر را در نظر بگیرید.

به عنوان مثال، اشیاء صنعتی بزرگ مانند کامیون ها، قطارها و حتی هواپیماها به بهترین وجه با یک اسکنر سه بعدی همه کاره و ثابت اسکن می شوند. این نوع اسکنرها به حداقل نظارت و تعامل با اپراتور نیاز دارند، اما نتایج دقیقی را در دوره های زمانی کوتاه ارائه می دهند.

اگر قصد دارید اشیایی را اسکن کنید که به اندازه موارد ذکر شده در بالا نیستند و دارای جزئیات پیچیده زیادی هستند که باید با وضوح بالا اسکن شوند، بهتر است که با یک اسکنر سه بعدی دستی کار را به انجام برسانید. این ابزارهای سه بعدی انعطاف پذیر، استفاده آسانی دارند و اشیاء کوچک و هندسه های پیچیده را با بالاترین دقت ثبت می کنند.

همچنین باید از خود بپرسید که با داده های سه بعدی به دست آمده چه کاری میخواهید انجام دهید. آیا می خواهید از آن برای تجزیه و تحلیل، مهندسی معکوس یا پرینت سه بعدی استفاده کنید؟ هر گزینه ای را که در نهایت انتخاب کنید، نصب کردن یک نرم افزار اسکن سه بعدی قدرتمند، برای کاربردهایی مانند نمونه سازی سریع، کنترل کیفیت و بسیاری موارد دیگر ضروری است. برخی از اسکنرهای سه بعدی سطح بالا به طور خاص برای کار با انواع نرم افزارهای پرکاربرد CAD/CAM و مدل سازی سه بعدی طراحی شده اند و امکانات بیشتری را به کاربران خود ارائه می دهند.

اسکنر سه بعدی در صنعت پزشکی

صنعت مراقبت های پزشکی-بهداشتی از ادغام اسکن سه بعدی در روش های متعدد، سود زیادی برده است. اسکن سه بعدی در تحقیقات، مراقبت از بیمار و ایجاد راه حل های پزشکی شخصی، تغییرات قابل توجهی را در این زمینه به ارمغان آورده است. سرعت، دقت و مهمتر از همه، ایمنی انواع اسکنرهای سه بعدی ثابت و قابل حمل، به متخصصان پزشکی از سراسر جهان این امکان را داده است که این فناوری‌های پیشگام را پیاده‌سازی کرده و حداکثر استفاده را از آن‌ها ببرند و فرآیندهای موجود را به طور قابل توجهی بهبود بخشند و در عین حال فناوری‌های جدید ایجاد کنند.

به عنوان مثال، با کمک اسکن سه بعدی، پزشکان اکنون می توانند بدون زحمت و به سرعت اسکن کامل بدن را انجام دهند. این را می توان با یک اسکنر سه بعدی ثابت یا دستی انجام داد. سپس پزشکان می‌توانند با داده‌های اسکن برای انجام تحقیقات و نظارت بر تغییرات در اندازه‌گیری‌های بدن که در طول زمان رخ می‌دهند، کار کنند. اسکن سه بعدی همچنین به دست آوردن و مقایسه داده های دقیق قبل و بعد از عمل از بیماران را بسیار ساده تر کرده است.

ایجاد راه‌حل‌های مراقبت‌های پزشکی سفارشی، مانند قوزبند، ایمپلنت‌، پروتز، و حتی ویلچر شخصی‌ سازی شده نیز سریع‌تر و آسان‌تر شده است. داده های مورد نیاز را می توان به راحتی توسط یک اسکنر سه بعدی ضبط کرد، در نرم افزار تخصصی اسکن سه بعدی پردازش کرد و سپس از طریق یک ماشین چاپگر سه بعدی برای ساخت اقدام کرد.

اسکنر سه بعدی در پزشکی قانونی

فن‌آوری‌های پیشرفته اسکن سه‌بعدی به دلیل پرتابل بودن، انعطاف‌پذیری و دقت، در پزشکی قانونی نیز محبوبیت بیشتری پیدا کرده اند  و راه حل های حرفه ای اسکن سه بعدی اکنون در سراسر جهان توسط نیروهای پلیس، شرکت های بیمه و حتی در جلسات دادگاه برای ارائه شواهد استفاده می شود. 

در پزشکی قانونی مهم ترین ویژگی های اسکنر سه بعدی، قابلیت حمل، انعطاف پذیری و دقت اسکن آن است. به عنوان مثال، یک اسکنر سه بعدی قابل حمل با دقت بالا و توانایی اسکن در داخل و خارج از منزل، حتی در زیر نور مستقیم خورشید، کار جمع آوری داده های پزشکی قانونی را آسان تر از همیشه می کند. در مقایسه با روش‌های سنتی ضبط داده‌ها در پزشکی قانونی، از جمله عکاسی، اندازه‌گیری‌های نواری و غیره، اسکن سه بعدی خود را به عنوان یک فناوری بسیار قدرتمند با توانایی ضبط داده‌های بسیار دقیق در عرض چند دقیقه ثابت کرده است. این فناوری های پیشرفته برای انواع کاربردهای پزشکی قانونی مانند تصویربرداری از صحنه کامل جنایت یا بخش های جداگانه آن قبل از جمع آوری رسمی شواهد استفاده می شود. اسکن سه بعدی همچنین در دیجیتالی کردن شواهد بازیابی شده بسیار عالی است و شبیه سازی هایی را ایجاد می کند که در آن سناریوهای جنایی متعددی می توانند اجرا و تجزیه و تحلیل شوند.

یافته‌ها و نتیجه‌گیری‌های به دست آمده بر اساس داده‌های اسکن سه‌بعدی آنقدر دقیق و قابل اعتماد هستند که اغلب نه تنها توسط پلیس، بلکه توسط شرکت‌های بیمه نیز به عنوان مدرک در دادگاه ارائه می‌شوند. 

اسکنر سه بعدی در باستان شناسی و حفاظت از میراث فرهنگی

کاربردهای اسکن سه بعدی در باستان شناسی و حفاظت از میراث فرهنگی واقعاً بی شمار است. جدیدترین فناوری‌های سه‌بعدی اکنون بیش از هر زمان دیگری تاریخ را زنده کرده و با ایجاد کپی‌های دیجیتالی بسیار دقیق از مصنوعات مختلف، آن را به راحتی در دسترس مردم سراسر جهان قرار داده‌اند. فناوری‌های اسکن سه‌بعدی بازسازی همه اقلام، از یک تکه کوچک پیدا شده در حفاری گرفته تا ایجاد موزه‌های آنلاین با صدها نمایشگاه، نحوه نگهداری، نمایش و یادگیری ما درباره باستان‌شناسی و حفاظت از میراث فرهنگی را به‌طور اساسی تغییر می‌دهند.

وقتی نوبت به انتخاب بهترین اسکنر سه بعدی در این زمینه ها می رسد، مهم است که محیط اسکن را در نظر داشته باشید. این احتمال وجود دارد که شما مجبور شوید یک جسم را مستقیماً در محل اسکن کنید، در هر مکانی که باشد. پس بهتر است اسکنرهای سه بعدی را انتخاب کنید که می توانند در شرایط بیرونی از جمله زیر نور مستقیم خورشید نیز کار کنند. همچنین، مطمئن شوید که دستگاه‌هایی را انتخاب می‌کنید که می‌توانند با یک منبع انرژی خارجی مانند باتری قابل حمل کار کنند، تا بتوانید ساعت‌ها در هر مکانی، اسکن را انجام دهید. از آنجایی که برای این نوع کاربرد، اطلاعات دقیق برای بازیابی و به تصویر کشیدن شی مورد اسکن ضروری است، ارزش انتخاب یک اسکنر سه بعدی دستی بسیار دقیق را دارد.

اسکنر سه بعدی در طراحی هنری

توسعه‌دهندگان بازی‌های واقعیت مجازی، گریمورهای هالیوود و طراحان هنری، تنها تعدادی از هنرمندان حرفه‌ای‌ هستند که فناوری‌های اسکن سه بعدی همه‌کاره را در جریان کار خود پیاده‌سازی می‌کنند تا جادو را به دنیای هنر و طراحی تزریق کنند. 
اسکن سه بعدی برای ایجاد جلوه های ویژه بصری خیره کننده در فیلم ها، توسعه برنامه های VR همه جانبه و فوق واقعی یا حتی طراحی لباس شب زیبا استفاده می شود.

انتخاب بهترین اسکنر برای استفاده در هنر و طراحی بستگی به این دارد که از چه چیزی یا چه کسی و برای چه اهدافی باید عکس گرفته شود. به عنوان مثال، اگر در فکر گرفتن دیتای بدن شخصی برای ایجاد یک آواتار واقعی برای بازی‌ها یا پروژه‌های واقعیت مجازی هستید، بهتر است روی راه‌حل‌های سه‌بعدی تمرکز کنید که ایمن، آسان برای استفاده و سریع هستند. یک اسکنر قابل حمل که به شما امکان اسکن دقیق کامل بدن را می دهد، بهترین گزینه برای شما خواهد بود.

برای اقلام کوچک، یا اشیایی با جزئیات پیچیده، مانند قطعات دکور داخلی یا جواهرات، یک اسکنر سه بعدی بسیار دقیق انتخاب کنید که می تواند مدل های سه بعدی را با رنگ های زنده و دقت بی نظیر ایجاد کند و از پس اسکن سطوحی که به سختی اسکن می شوند نیز برآید.

اسکنر سه بعدی در قالب سازی

در گذشته طراحی و ساخت قالب محصولات عموما دستی انجام می شد. این ساخت دستی هم به دلیل غیر دقیق بودن و هم وجود خطاهای انسانی گاها موجب می شد محصول در با کیفیت ترین حالت خود تولید نشود. 

اسکنر سه بعدی برای حل معضلات مختلفی در روند تولید محصول از جمله قالب سازی به کمک صنایع مختلف آمده است. برای قالب سازی تولید محصول از دو روش استفاده میشود. روش اول اسکن کامل سطح یک جسم است که از طریق آن مدل مختصات نقاط مختلف جسم اندازه گیری شده و شکل هندسی آن تشکیل می شود. در این روش اسکنر سه بعدی علاوه بر شکل دادن طرح سه بعدی اولیه، در مراحل بعدی نیز کمک کننده است. شما می توانید اصلاحات بعدی قالب ساخته شده را نیز از طریق اسکنر سه بعدی انجام دهید. علاوه بر این تست نهایی قالب و محصول نیز قبل از تولید انبوه از طریق اسکنر سه بعدی ممکن خواهد بود.

روش بعدی مهندسی معکوس است. اگر برای ساخت قالب جسم فیزیکی در اختیار ندارید که اسکن شود و فقط یک طرح ذهنی در فکرتان است، از طریق اسکن سه بعدی می توان قالب سازی را انجام داد. در این روش در واقع، می توان با استفاده از اسکن سه بعدی ایده ذهنی از مدل را وارد نرم افزار کامپیوتری کرد، تغییرات مورد نظر را انجام داد و سپس اقدام به تولید قالب کرد.