Die 3D-Scantechnologie spielt eine wichtige Rolle bei der Konstruktion und Simulation von Konstruktionen. Wie kann ein einfacher Sensor ein genaues 3D-Modell entwickeln?
Mit 3D-Scannern können CAD-Modelle von Räumen, Teilen, Komponenten und sogar Personen erstellt werden. Für viele Unternehmen sind 3D-Scanner für ihr Unternehmen genauso wichtig wie ihre Engineering-Software. Jedes Gerät mit Bild- oder Lichtsensor undEinige Positioniertechnologien können als 3D-Scanner verwendet werden.
Was machen 3D-Scanner?
Diese Geräte, häufig Telefone oder Tablets, messen im Wesentlichen die Objekte in der Umgebung mit Lasern oder Bildern, um hochdichte Punktwolken zu erzeugen, oder Polygonnetze das kann in eine CAD-kompatible Datei umgewandelt werden. Theoretisch klingt es einfach - richten Sie einfach Ihre Kamera oder Ihren Sensor auf den Raum und die 3D-Datei wird generiert - es gibt jedoch einen Grund, warum diese Technologie erst anfängt, innerhalb zu wachsenLassen Sie uns also auf die technischen Aspekte eingehen, die dies ermöglichen.
Die Verarbeitungsleistung ist der Schlüssel zu den Möglichkeiten moderner 3D-Scanner. Während des größten Teils des modernen Technologiezeitalters verfügten wir über die Fähigkeit bzw. das Wissen, 3D-Scanner zu erstellen. Das Problem bestand immer darin, dass die erforderliche Verarbeitungsleistung erforderlich warhochgenaue und dichte Punktwolken der physischen Welt zu erzeugen, übertraf das Machbare.
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In jüngster Zeit tritt diese Technologie immer häufiger auf, da Sie jetzt die gesamte Verarbeitungstechnologie direkt in der Tasche haben. Derzeit gibt es viele mobile Apps, die Ihr Gerät in einen 3D-Scanner verwandeln können. Eine schnelle Google-Suche wird dies tunviele Ressourcen liefern.
Für komplexere technische Anwendungen sind in der Regel dedizierte Maschinen erforderlich, um Laser und eine präzise globale Positionierung zu verwenden. Innerhalb dieser Komplexität gibt es verschiedene Arten von 3D-Scannern für verschiedene Anwendungen: Short Range, Mid Range und Long Range.
Kurzstrecken-Laserscanning-Technologie
Laserscanner mit kurzer Reichweite umfassen normalerweise eine Schärfentiefe von weniger als einem Meter. Normalerweise verwenden sie Lasertriangulationssysteme, an denen eine Quelle und ein Sensor beteiligt sind. Mit anderen Worten, die Quelle befindet sich an einem bekannten Ort und der Sensor an einem anderenbekannter Ort. Die Quelle schießt dann einen Laser auf das beobachtete Objekt und der Sensor empfängt das Licht an einem bekannten Punkt.
Mit einer einfachen Geometrie kann ein Punkt in einem 3D-Gitter erzeugt werden. Wiederholen Sie diesen Vorgang und eine komplexe Punktwolke. kann generiert werden . Ein anderes Nahbereichslasersystem, das Triangulation verwendet, ist als strukturierter Lichtscanner bekannt. Anstatt einen Laser nach dem anderen auf das Objekt zu schießen und den Reflexionsort zu beobachten, verwenden diese Scanner eine Reihe linearer Lichtmuster, um eine Karte von zu erstellendas Objekt. Durch Beobachtung, wie sich die linearen Lichtwege um das Objekt herum biegen, kann die Software einen Punktwolken-Scan triangulieren.
Laserscannen mit mittlerer und großer Reichweite
Mittel- und Langstrecken-Scansysteme benötigen eine geringfügig andere Laser-Imaging-Technologie, um zu funktionieren. Sie verwenden normalerweise ein laserpulsbasiertes System, das als Flugzeitscanner bezeichnet wird. Diese Systeme verwenden äußerst genaue Messsysteme, um die Flugzeit für aufzuzeichnenein Laser, um ein Objekt zu treffen und zur Pikosekunde zurückzukehren.
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Durch die Verwendung von 360˚-Drehspiegeln können diese Systeme schnell und einfach hochpräzise Modelle des Objekts entwickeln. Eine weitere geringfügige Variante dieser Flugzeitsysteme verwendet die Phasenverschiebungstechnologie. Ohne zu sehr auf das Wesentliche einzugehenIn der Physik modulieren diese Systeme die Leistung und Amplitude der Laserwelle und überwachen den Phasenwechsel, um genauere 3D-Scans zu entwickeln.
Laserscanner ist wahrscheinlich immer genauer als Bildsensorscanner, die derzeit auf mobilen Plattformen verfügbar sind. Für viele Anwendungen wie Gebäudevermessung und Architekturmodellierung können diese Bildsensoren die Scanaufgabe jedoch mit der erforderlichen Genauigkeit ausführen.
3D-Scannen im Aufbau
3D-Scantechnologien erweisen sich auch außerhalb der einfachen Produktentwicklung als nützlich. Tatsächlich ist das 3D-Scannen in Konstruktionsanwendungen in vielerlei Hinsicht in den Vordergrund der Anwendungsfälle für diese neue Technologie gerückt.
3D-Messungen in vorhandenen Gebäuden können hochgenaue Punktwolken für Planung und Bau liefern. Wenn Sie beispielsweise ein Rohrleitungssystem in einem vorhandenen Gebäude entwerfen müssen, können Sie dieses System mithilfe eines 3D-Scans des Gebäudes entwerfenCAD mit Leichtigkeit. Die alte Alternative wäre gewesen, Blaupausen zu sichten oder zur Baustelle zu gehen und die tatsächlichen Abmessungen zu messen.
Generalunternehmer können auch Laserscanning verwenden, um sicherzustellen, dass das endgültige Bauprojekt mit hoher Genauigkeit den ursprünglichen Plänen entspricht. Durch Scannen eines fertigen Gebäudes kann das resultierende Modell leicht mit dem verknüpft werdenanfängliches CAD-Design.
Die wichtigste zu beachtende Metrik ist, dass das 3D-Scannen in verschiedenen Phasen eines Bauprojekts durchgeführt werden kann. Ungefähr 15% von jedem Bauprojekt werden Dinge überarbeitet, die falsch gebaut wurden. Dies mag jeden überraschen, ist aber angesichts des enormen Umfangs, den diese Projekte umfassen, ziemlich typisch.
Durch 3D-Scannen während des gesamten Prozesses können Generalunternehmer die Konstruktionsgenauigkeit während des gesamten Prozesses überprüfen. Bauphase grob verhindern 1 bis 3% des Überarbeitungsprozesses.
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Obwohl dies möglicherweise nicht signifikant klingt, beziehen sich diese Zahlen auf die gesamte Bauaufgabe. 1 bis 3% Ein Bauprojekt im Wert von mehreren Millionen Dollar ist eine bedeutende Geldsumme - es macht das Laserscannen und die damit verbundenen Kosten schnell wert.
In die Simulationssoftware integriert, kann das 3D-Scannen Simulationsmodelle der tatsächlichen Komponente und nicht des CAD-Entwurfs entwickeln. Da diese Scantechnologien weiter zunehmen, werden wir wahrscheinlich eine tiefere Integration in den technischen Betrieb sehen und möglicherweise dazu beitragen, in IoT-Technologien zu spielenund dimensionales Echtzeit-Feedback.