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기술 이해 : 3D 스캐너는 어떻게 작동합니까?

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3D 스캐닝 기술이 엔지니어링 설계 및 시뮬레이션의 중요한 측면으로 부상하고 있지만 간단한 센서로 정확한 3D 모델을 어떻게 개발할 수 있습니까?

3D 스캐너를 사용하여 공간, 부품, 구성 요소 및 사람의 CAD 모델을 생성 할 수 있습니다. 많은 회사에서 3D 스캐너는 엔지니어링 소프트웨어만큼이나 비즈니스에 필수적인 요소가되었습니다. 이미지 또는 광 센서 및 일부 포지셔닝 기술이있는 모든 장치를 3D 스캐너로 사용할 수 있습니다.

3D 스캐너는 무엇을합니까?

이러한 장치 (주로 휴대폰 또는 태블릿)는 기본적으로 레이저 또는 이미지를 사용하여 주변의 물체를 측정하여 CAD 호환 파일로 변환 할 수있는 고밀도 포인트 클라우드 또는 다각형 메쉬를 생성합니다. 이론적으로는 간단하게 들립니다. 카메라 나 센서를 방 주위로 향하면 3D 파일이 생성됩니다. 그러나이 기술이 업계 내에서 성장하기 시작한 이유가 있으므로 기술적 인 측면을 살펴 보겠습니다. 가능합니다.

처리 능력은 최신 3D 스캐너를 가능하게하는 핵심 요소입니다. 현대 기술 시대의 대부분 동안 우리는 3D 스캐너를 만드는 능력 또는 지식을 가지고 있습니다. 문제는 항상 물리적 세계의 매우 정확하고 조밀 한 포인트 클라우드를 생성하는 데 필요한 처리 능력의 양이 실현 가능한 수준을 초과한다는 것입니다.

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최근에는 모든 처리 기술을 주머니에 넣고 다닐 수 있기 때문에이 기술이 더 많이 등장하고 있습니다. 현재 장치를 3D 스캐너로 변환 할 수있는 모바일 앱이 많이 있습니다. 빠른 Google 검색을 통해 많은 리소스를 얻을 수 있습니다.

더 복잡한 엔지니어링 애플리케이션의 경우 일반적으로 레이저 및 정밀한 글로벌 포지셔닝을 사용하려면 전용 기계가 필요합니다. 이러한 복잡성 내에는 단거리, 중거리, 장거리 등 다양한 응용 분야를위한 다양한 유형의 3D 스캐너가 있습니다.

단거리 레이저 스캐닝 기술

단거리 레이저 스캐너는 일반적으로 1 미터 미만의 피사계 심도를 포함합니다. 일반적으로 소스와 센서가 포함 된 레이저 삼각 측량 시스템을 사용합니다. 즉, 소스는 알려진 위치에 배치되고 센서는 다른 알려진 위치에 배치됩니다. 그런 다음 소스는 관찰 된 물체에 레이저를 쏘고 센서는 알려진 지점에서 빛을받습니다.

간단한 기하학을 사용하여 3D 격자의 점을 생성 할 수 있습니다. 이 과정을 반복하면 복잡한 포인트 클라우드를 생성 할 수 있습니다. 삼각 측량을 사용하는 또 다른 단거리 레이저 시스템은 구조 광 스캐너로 알려져 있습니다. 물체에 레이저를 하나씩 쏘고 반사 위치를 관찰하는 대신이 스캐너는 일련의 선형 조명 패턴을 사용하여 물체의지도를 만듭니다. 선형 광 경로가 물체 주위로 어떻게 편향되는지 관찰함으로써 소프트웨어는 포인트 클라우드 스캔을 삼각 측량 할 수 있습니다.

중장 거리 레이저 스캐닝

중장 거리 스캐닝 시스템이 작동하려면 약간 다른 레이저 이미징 기술이 필요합니다. 그들은 일반적으로 Time-of-Flight 스캐너로 알려진 레이저 펄스 기반 시스템을 사용합니다. 이러한 시스템은 매우 정확한 측정 시스템을 사용하여 레이저가 물체에 부딪 히고 피코 초로 되돌아가는 비행 시간을 기록합니다.

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360˚ 회전 미러를 사용하여이 시스템은 물체의 매우 정확한 모델을 빠르고 쉽게 개발할 수 있습니다. 이러한 비행 시간 시스템의 또 다른 약간의 변형은 위상 편이 기술을 사용합니다. 이 시스템은 핵심 물리학을 너무 많이 이해하지 않고 레이저 파동의 출력과 진폭을 변조하고 위상 변화를 모니터링하여보다 정확한 3D 스캔을 개발합니다.

레이저 스캐너는 현재 모바일 플랫폼에서 사용할 수있는 이미지 센서 스캐너보다 항상 더 정확할 것입니다. 그러나 건물 측량 및 건축 모델링과 같은 많은 응용 분야에서 이러한 이미지 센서는 필요한 정밀도로 스캐닝 작업을 수행 할 수 있습니다.

건설중인 3D 스캐닝

3D 스캐닝 기술은 단순한 제품 개발 외에 유용한 것으로 입증되었습니다. 실제로 여러면에서 건설 애플리케이션의 3D 스캐닝은이 새로운 기술의 사용 사례의 최전선으로 부상했습니다.

기존 건물의 3D 측정은 계획 및 시공을위한 매우 정확한 포인트 클라우드를 제공 할 수 있습니다. 예를 들어 기존 건물 전체에 덕트 시스템을 설계해야하는 경우 건물의 3D 스캔을 통해 CAD에서 해당 시스템을 쉽게 설계 할 수 있습니다. 이전 대안은 청사진을 훑어 보거나 현장으로 가서 실제 치수를 측정하는 것이 었습니다.

도급업자는 레이저 스캐닝을 사용하여 최종 건설 프로젝트가 원래 계획까지 높은 정확도로 측정되는지 확인할 수 있습니다. 완성 된 건물을 스캔하여 결과 모델을 초기 CAD 설계와 쉽게 상호 참조 할 수 있습니다.

여기서 주목해야 할 주요 지표는 건설 프로젝트의 다양한 단계에서 3D 스캐닝을 수행 할 수 있다는 것입니다. 대충 15% 모든 건설 프로젝트에서 잘못 지어진 것들을 재 작업하고 있습니다. 이것은 누구나 놀라게 할 수 있지만 이러한 프로젝트가 포함하는 광범위한 범위를 고려할 때 상당히 일반적입니다.

전체 프로세스에 걸친 3D 스캔을 통해 일반 계약자는 건축 단계에서 시공 정확도를 확인할 수 있으므로 1 ~ 3 % 재 작업 과정의.

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그다지 중요하지 않은 것 같지만이 수치는 전체 건설 작업과 관련이 있습니다. 그래서, 1 ~ 3 % 수백만 달러 규모의 건설 프로젝트 중 상당한 금액이 소요됩니다. 레이저 스캐닝과 관련 비용을 금방 가치있게 만듭니다.

시뮬레이션 소프트웨어와 통합 된 3D 스캐닝은 CAD 설계가 아닌 실제 구성 요소의 시뮬레이션 모델을 개발할 수 있습니다. 이러한 스캐닝 기술이 계속 성장함에 따라 엔지니어링 운영에 더 깊이 통합되어 IoT 기술과 실시간 차원 피드백을 활용하는 데 도움이 될 것입니다.


비디오보기: 18강 3D PRINTING과 금형: 3D 스캐너 활용법과 종류 (이월 2023).