Come funziona ed a cosa serve uno scanner 3D
Uno scanner 3D sostanzialmente è un software, per funzionare necessita di adeguato hardware ausiliario, questo sistema rileva la forma tridimensionale di un oggetto e ne definisce la geometria in forma di lista di punti annotati con coordinate in un sistema cartesiano. Per far ciò vari metodi sono disponibili, uno dei più diffusi consiste nella triangolazione ottica, metodo semplice ed efficace, facile da comprendere seppur realizzabile nella pratica solo con sistemi piuttosto sofisticati. Un classico scanner a triangolazione utilizza una qualche forma di luce strutturata per sondare l'oggetto da rilevare, ad esempio può utilizzare una semplice linea laser oppure forme di luce strutturata più complesse, anche molto sofisticate, generate ad esempio da un videoproiettore.
Le informazioni che la luce strutturata genera toccando la superficie dell'oggetto sottoposto a scansione vengono rilevate per mezzo di una o più telecamere poste a distanza ed angolo di incidenza noti rispetto alla posizione ed all'asse di proiezione del videoproiettore. Il software scanner 3D ricevendo le immagini dalle telecamere esamina come la luce strutturata risulta deformata sull'oggetto seguendone rilievi ed avvallamenti della superficie dello stesso. Conoscendo con precisione la posizione e gli angoli di incidenza fra asse di proiezione ed assi di ripresa reciproci fra proiettore e telecamere, un semplice calcolo trigonometrico permette di risalire alla posizione esatta di una quantità di punti illuminati rispetto al punto di riferimento di origine del sistema cartesiano in cui appunto scanner 3D ed oggetto si trovano.
Ripetendo questo genere di misurazione in maniera seriale lo scanner genera cosiddette nuvole di punti, ovvero un insieme di coordinate tridimensionali che descrivono punto per punto la forma reale dell'oggetto. La densità dei punti rilevati è data sia dai limiti dell'hardware che si utilizza sia da decisioni prese dall'utente stesso entro i limiti di quanto il software scanner 3D utilizzato permette di configurare. Per poter funzionare correttamente il sistema scanner 3D deve essere calibrato utilizzando ad esempio un oggetto di dimensioni e geometria nota. Una volta calibrato lo scanner 3D permette di rilevare la forma di oggetti diversi da quello noto usato per la calibrazione.
La scultura raffigurata qui a fianco, un ariete acquisito proprio con questa tecnica, è un esempio reale del risultato che se ne ottiene. Come si vede si tratta della rappresentazione dettagliata, realistica, dimensionalmente esatta dell'oggetto reale sottoposto a scansione. Il modello 3D risultante può essere utilizzato per molti diversi scopi, misurazione, conservazione documentale, utilizzo in ambienti virtuali di ogni genere (ad esempio musei virtuali, videogiochi, documenti digitali, ecc.), ingegneria inversa, manipolazione del modello, riproduzione dell'oggetto originale o varianti dello stesso per mezzo di macchinari CNC e molto altro, la lista di operazioni che si possono compiere è vasta.
Dalla nuvola di punti alla mesh
Una singola acquisizione racconta però soltanto una parte della storia. La porzione di superficie dell'oggetto sottoposto a scansione che può effettivamente essere rilevata in una data posa è solamente quella rivolta verso lo scanner 3D che è al contempo illuminata dal proiettore e vista dalla telecamera, tutto ciò che non è al contempo illuminato e visto ed in pratica non presente nelle immagini che riceve il software scanner 3D resta semplicemente invisibile. Pertanto è necessario compiere molte scansioni dell'oggetto posato in ogni maniera utile a rilevarne ogni parte che si desidera includere nel risultato finale. La scultura qui a fianco, che raffigura l'ariete sotto il quale Ulisse si nasconde per sfuggire a Polifemo, è il risultato della combinazione e fusione di molte scansioni 3D parziali, ciascuna riportante una parte dell'oggetto intero.
Per ottenere modelli 3D completi servono più scansioni parziali effettuate da più punti di vista cosìcché sia possibile rilevare tutte le parti necessarie a ricostruire l'oggetto intero. Ogni nuova scansione produce una nuvola di punti, un software per l'allineamento, individuando le regioni di superficie che le diverse scansioni hanno in comune calcola la rototraslazione necessaria ad accoppiarle correttamente fra loro, in tal modo è possibile ricostruire l'intero oggetto. Dopo questo passaggio, detto registrazione, la nuvova nuvola di punti così creata può essere ispezionata ed infine fusa per ottenerne una in cui vengono preservati i punti maggiormente rappresentativi distribuiti in maniera adeguata. L'ultima fase di questo sofisticato processo consiste nella creazione della cosiddetta mesh poligonale, questa è la maglia di piccole superfici triangolari che si ricava grazie all'informazione data dai punti della nuvola ottenuta.
Accuratezza, precisione e risoluzione, cosa significano?
Nelle schede tecniche degli scanner compaiono indicazioni che vengono spesso confuse o che sono scritte in maniera non chiara. L'accuratezza descrive quanto la misura si discosta dalla realtà, uno scanner con un'accuratezza dichiarata di ±0,05 mm garantisce che ogni punto misurato si trovi, nella peggiore delle ipotesi, entro quella distanza dalla sua posizione vera. La precisione indica quanto lo strumento, ripetendo la stessa misurazione, è capace di restituire risultati simili. Ad esempio se ripetendo la stessa misurazione i vari risultati sono molto diversi fra loro la precisione è bassa, al contrario se sono molto simili la precisione è alta.
La risoluzione invece indica quanto sono ravvicinati i punti misurati fra loro, cioè il livello di dettaglio con cui la superficie viene descritta, una risoluzione fine cattura anche i rilievi più minuti, mentre una risoluzione più lassa restituisce una forma corretta nel complesso ma grossolana, priva di quelle piccole variazioni superficiali. Un pezzo meccanico da riprodurre in tolleranza stretta richiede innanzitutto accuratezza e precisione, mentre un'opera artistica trae maggior beneficio da un'alta risoluzione. Buoni sistemi scanner 3D innanzitutto offrono buone od ottime accuratezza e precisione, inoltre permettono di regolare il livello di risoluzione secondo il caso e/o preferenze dell'utente.Il livello di risoluzione determina pesantezza e fruibilità del modello 3D risultante, più è alta e più è pesante il risultato, ovvero maggiore diviene la difficoltà nel gestire il modello.
Pertanto la scelta d risoluzione giusta dipende sempre dall'uso che se ne vuole fare, lo scopo principale è di ottenere la risoluzione più adatta, non la più alta possibile. Gli esempi di scansione 3D che qui mostriamo sono di risoluzione media, sufficiente ad ottenere dettagli che descrivono dettagliatamente la superficie. Questi esempi sono adatti a mostrare un risultato intermedio fra bassa risoluzione, adatta ad esempio ad oggetti meccanici, ed alta risoluzione, adatta ad oggetti artistici che presentano grana materica molto elaborata. Gli scanner 3D che offriamo sono in grado di fornire elevata accuratezza e precisione, sempre necessarie, ed anche di regolare la risoluzione fino a livelli impressionanti che permette di rilevare e descrivere i dettagli realistici di microstrutture superficiali dell'ordine dei centesimi di millimetro.
Scanner 3D in vendita
Gli scanner 3D che forniamo sono utilissimi per creare modelli digitali di alta qualità, utilizzabili per ingegneria inversa, misurazioni complesse, sviluppo di prodotti derivati, ricostruzione di parti, prototipazione rapida, conservazione documentale tecnica e artistica, creazione di repliche, catalogazione digitale di oggetti e molto altro, la lista dei casi applicativi è molto ampia.
Il nostro servizio di scansione
Per chi ha bisogno di una scansione occasionale e non vuole investire in hardware, software e nel tempo necessario per diventare tecnico della scansione 3D, offriamo un servizio dedicato. Inviaci foto dell'oggetto da scansionare insieme a una spiegazione di cosa ti serve ottenere, e ti forniamo un preventivo di massima. Scansioniamo oggetti da pochi millimetri fino a 2-3 metri, con la massima accuratezza.
Domande frequenti
Vendete anche scanner 3D usati?
Gli scanner 3D nuovi che forniamo spesso hanno costo pari od inferiore a vecchi scanner usati, che tra l'altro hanno solitamente caratteristiche inferiori rispetto ai nostri modelli attuali. Pertanto l'acquisto di un sistema nuovo in genere è la scelta più sensata anche dal punto di vista economico. Per questi motivi raramente abbiamo disponibilità di scanner 3D usati. Semplicemente contattaci per sapere se abbiamo occasioni disponibili, non ne avessimo potremo offrirti uno scanner 3D nuovo adeguato al tuo scopo.
Come richiedo un preventivo per il servizio di scansione?
Inviaci alcune foto dell'oggetto e una descrizione di cosa ti serve ottenere dalla scansione (misure precise, modello per stampa 3D, documentazione, ecc.). Ti risponderemo con un preventivo di massima.
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