Na co zwrócić uwagę przy wyborze skanera 3D?

Coraz więcej firm decyduje się na zakup skanera 3D. Niemniej jednak wybranie sprzętu dostosowanego do własnych potrzeb nie jest łatwe. Spektrum urządzeń do skanowania 3D dostępnych na rynku jest szerokie. Różnią się technologiami i możliwościami. Ich cena, w zależności od producenta i parametrów może wahać się od kilku tysięcy do kilkuset tysięcy złotych.

Czym warto kierować się przy wyborze skanera 3D?  Poniżej przedstawiamy podsumowanie, które ułatwia zrozumienie, jakie kwestie należy konieczne rozważyć kupując skaner 3D.

1. Dobór odpowiedniej technologii skanowania 3D – światło laserowe czy strukturalne?

Skanery 3D wykorzystują różne technologie skanowania 3D. Do najpopularniejszych należą laserowe skanery 3D i urządzenia na światło strukturalne. Użyty w urządzeniu mechanizm pobierania danych z otoczenia jest ściśle związany z jego możliwościami i co za tym idzie, późniejszym zastosowaniem. Każda technologia wiąże się z pewnymi zaletami, ale także z ograniczeniami. 

Technologia światła strukturalnego

Skanery 3D na światło strukturalne emitują światło w postaci linii, które padają na analizowany obiekt fizyczny. Położenie wiązki zmienia się podczas skanu, zbierając dane dotyczące analizowanego elementu. Kamery zamontowane w urządzeniu rejestrują i badają ułożenie linii, generując cyfrowy model obiektu. 

Ten rodzaj technologii cechuje się dużą szybkością skanowania 3D, dlatego też mogą być używane do generowania modeli 3D ludzi. Są to urządzenia lekkie i cechują się niższą ceną od skanerów 3D laserowych. Niemniej jednak, są bardzo wrażliwe na warunki oświetleniowe, wszelkie cienie na obiekcie posiadają odwzorowanie na wygenerowanym pliku 3D. Dlatego używanie skanera 3D na światło strukturalne na zewnątrz, lub w trudnych warunkach (np. pomieszczeniach o dużym zapyleniu) może być problematyczne. Dodatkowo, czarne lub błyszczące powierzchnie muszą być pokryte specjalnym sprayem przed rozpoczęciem skanowania 3D. 

Technologia laserowa 

Technologia laserowa używana w skanerach 3D polega na analizie załamania promieni lasera na powierzchni badanego obiektu, lub zmierzeniu odległości pomiędzy elementem fizycznym, a urządzeniem. Sensor lub kamera analizuje uzyskane dane i odtwarza geometrię obiektu. 

Laserowe skanery 3D cechują się znacznie wyższą precyzją i rozdzielczością skanów 3D, w porównaniu do urządzeń używających technologii światła strukturalnego. Są one zdolne do skanowania w słabych warunkach oświetleniowych, a także czarnych, błyszczących i białych elementów, bez konieczności pokrywania ich sprayem matującym. Dodatkowo, laserowe skanery 3D mogą skanować duże obiekty (np. budynki). Niemniej jednak, zazwyczaj są znacznie droższe, niż skanery na światło strukturalne, a przy tym cechują się niższą szybkością skanowania. 

2. Dostępność oprogramowania do obsługi skanera 3D i modelowania 3D

Wiele skanerów 3D dostępnych na rynku posiada specjalne oprogramowanie, które umożliwia obsługę urządzenia, a także późniejszą obróbkę uzyskanych modeli. Przy zakupie skanera 3D warto zwrócić uwagę na rodzaj i jakość oferowanego oprogramowania, a także jego dostępność, gdyż nie każdy producent oferuje kompatybilny software. Dlatego też, przed zakupem należy upewnić się czy jest ono w zestawie. 

Zazwyczaj, przed finalizacją zakupu odbywa się prezentacja urządzenia, wraz z oprogramowaniem. Podczas spotkania warto przetestować nie tylko możliwości skanera 3D, ale także funkcjonalności oferowane przez program. Warto przeanalizować czy oferowane oprogramowanie jest intuicyjne i łatwe w obsłudze, oraz czy posiada dodatkowe funkcjonalności, jak np. możliwość oczyszczania skanów z punktów, które nie są kluczowe dla projektu. Przydatną funkcją jest możliwość automatycznej optymalizacji plików wygenerowanych podczas skanowania. Dokumenty, o wielkości kilkuset megabajtów są trudne w późniejszej obróbce, ze względu na ich duży rozmiar. Opcja optymalizacji plików pozwala na redukcję liczby trójkątów, przy jednoczesnym zachowaniu geometrii modelu. Mniejsza ilość danych pozwala na szybszą i sprawniejszą pracę z plikami 3D. 

3. Umiejętność modelowania CAD 

Panuje powszechne przekonanie, że skanery 3D generują gotowe pliki CAD, które jest błędne. Urządzenie ma za zadanie wspierać proces projektowania 3D, natomiast nie tworzy plików gotowych do druku 3D czy obróbki CNC. Każde skanowanie wymaga późniejszej obróbki i dopracowania projektu w przeznaczonym do tych celów programie. Pomimo, że skanery 3D pozwalają na zapis pobranej geometrii w formacie STL, to wygenerowane pliki zazwyczaj wymagają poprawy niedoskonałości, ulepszenia siatki modelu, czy zoptymalizowania ilości trójkątów. 

Co więcej, o ile drukarki 3D doskonale radzą sobie z plikami STL, to frezarki CNC najlepiej obsługują formaty CAD. Dlatego uzyskane modele będą wymagały przeprojektowania do tego formatu, w celu uruchomienia procesu obróbki CNC. 

4. Wskaźnik objętości pojemnościowej

Wybierając skaner 3D nie powinno się kierować tylko i wyłącznie dokładnością urządzenia. Ważnym, a bardzo często pomijanym, parametrem określającym precyzję jest objętość pojemnościowa. Podczas, gdy dokładność wyraża zdolność do precyzyjnego odwzorowania detali pojedynczego skanu, błąd pojemnościowy (objętość pojemnościowa) dotyczy całego procesu skanowania dużych obiektów. Ten parametr pozwala określić ile milimetrów traci precyzja na każdy metr skanowanego obiektu fizycznego. Generalnie, im niższa wartość, tym bardziej precyzyjne jest urządzenie. 

5. Warunki pracy skanera 3D 

Warunki pracy skanera 3D są bardzo ważne, nie tylko ze względu na wcześniej wymienione ograniczenia związane z technologią, ale także na czas trwania czy nawet możliwość przeprowadzenia pomiaru. Czynnikami, które negatywnie wpływają na proces skanowania 3D są między innymi: 

• temperatura – dla większości skanerów 3D zalecana jest praca w temperaturze otoczenia w zakresie 0-30℃
• wilgotność – wysoka wilgotność może mieć negatywny wpływ na pracę skanera 3D
• wibracje – niestabilne podłoże, lub miejsce w którym występują znaczne wibracje mogą wpływać na jakość i czas trwania skanowania 3D
• oświetlenie – źle dobrane oświetlenie może generować problemy w trakcie skanowania 3D. Kolorowe obiekty najlepiej skanować przy intensywnym oświetleniu. Niemniej jednak zbyt intensywne oświetlenie może generować szumy i niedokładności pomiarowe. Najlepszym wyborem jest naturalne światło dzienne w pochmurny dzień, gdyż wtedy światło jest równomiernie rozproszone na całej powierzchni obiektu. 
• przezroczystość i refleksyjność skanowanych obiektów – w przypadku obiektów, które silnie odbijają światło, lub są przezroczyste konieczne jest zastosowanie sprayu matującego 

Oczywiście, są skanery 3D niewrażliwe na powyższe czynniki, niemniej jednak przed zakupem warto się upewnić, czy środowisko pracy urządzenia będzie odpowiednie dla wybranego modelu. 

6. Wymagania sprzętowe skanera 3D i oprogramowania

Jak już wcześniej wspomnieliśmy, skaner 3D nie jest autonomicznym urządzeniem i wymaga współpracy z komputerem. Dlatego przed zakupem warto sprawdzić, czy posiadany przez nas komputer będzie mógł pracować z wybranym modelem skanera 3D i kompatybilnym oprogramowaniem. 

7. Dobór rodzaju skanera do skanowanych obiektów

Skanery 3D dzieli się na stacjonarne, ręczne i hybrydowe. Dobór odpowiedniego rodzaju do gabarytów skanowanych obiektów jest kluczowy. Skanery stacjonarne są umieszczane na statywie lub ramieniu pomiarowym, dlatego też podczas skanowania dużych obiektów (np. budynków) będą generowały problemy z mobilnością. Skan wielkogabarytowych elementów będzie wymagał wielokrotnego przestawiania urządzenia podczas procesu. 

Skanery ręczne są urządzeniami w pełni mobilnymi, odpowiednimi do skanowania obiektów o średnich rozmiarach (np. samochodów). Są lekkie, dlatego podczas procesu użytkownik trzyma skaner w ręku, skanując powierzchnię przedmiotu. 

Skanery hybrydowe są odmianą skanerów ręcznych z możliwością umieszczenia urządzenia na statywie, bądź stoliku obrotowym, umożliwiającym skanowanie stacjonarne. 

Ważnym aspektem jest waga urządzenia. Skanery stacjonarne są zazwyczaj cięższe od skanerów ręcznych i hybrydowych. Dlatego w przypadku skanowania średnich i dużych obiektów powinniśmy wybierać skanery o wadze nie większej niż 1,5 kg. Większe elementy oznaczają dłuższy czas wykonywania pomiaru. Należy go przełożyć na konieczność trzymania i manewrowania urządzeniem nawet przez kilka godzin, często w niewygodnych pozycjach. 

Dodatkową kwestią, którą należy wziąć pod uwagę jest szybkość skanowania, wyrażana poprzez ilość pobieranych punktów na sekundę. Im większa jest ta wartość, tym sprawniej urządzenie pobiera i przetwarza dane ze środowiska. Dla obiektów o dużych i średnich gabarytach wartość ta powinna być nie mniejsza niż 350 000 pkt/s. Kolejną rzeczą, na której warto się skupić jest konieczność kalibracji urządzenia, a przede wszystkim jej częstotliwość i czas trwania. Tego można dowiedzieć się podczas prezentacji urządzenia lub poprzez kontakt ze sprzedawcą. 

8. Pomoc techniczna sprzedawcy i szkolenie wdrożeniowe 

Pomoc techniczna sprzedawcy i szkolenie wdrożeniowe są bardzo ważnymi kwestiami w trakcie zakupu skanera 3D. Niemniej jednak, nie jest to opcja oferowana przez wszystkie firmy. Zazwyczaj w przypadku zakupu urządzenia bez wsparcia technicznego cena jest bardziej atrakcyjna. Niemniej jednak czas poświęcony na wdrożenie i nauczenie obsługi maszyny nie jest proporcjonalny do różnicy w kwocie. 

Dlatego warto wybrać sprzedawcę, który oferuje szkolenie wdrożeniowe i pomoc techniczną wraz z zakupem urządzenia. Bez jego pomocy, implementacja skanera 3D do swojej firmy może być trudna i czasochłonna, a w razie problemów z pracą z maszyną, nie uzyskamy pomocy specjalisty. Szkolenie wdrożeniowe powinno obejmować nie tylko uruchomienie urządzenia, ale również proces skanowania 3D oraz pracę z oprogramowaniem, czyli wszelkie kwestie dotyczące obsługi maszyny.