Was ist ein 3D-Scanner?

Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wird die Welt, in der wir leben, immer digitaler. In diesem digitalen Zeitalter ist 3D-Technologie nicht mehr unerreichbar. Als Schlüsselgerät zur Realisierung dieser Technologie rücken 3D-Scanner allmählich in unser Blickfeld. Was ist also ein 3D-Scanner? Wie funktioniert er?

I. Der Unterschied zwischen 3D und 2D

Zuerst müssen wir das Konzept von „3D“ klären. In der Mathematik und Physik ist „3D“ die Abkürzung für Dreidimensionalität, also dreidimensionaler Raum, der drei Dimensionen umfasst: x-Achse (links und rechts), y-Achse (vorne und hinten) und z-Achse (vertikal), die den dreidimensionalen Raum bilden, den wir wahrnehmen. Im Gegensatz dazu hat 2D, also zweidimensionaler Raum, nur zwei Dimensionen, links und rechts und vorne und hinten, und keine Unterscheidung zwischen oben und unten, wie die üblichen flachen Bilder, die wir sehen.

II. Bedeutung und Funktionen der 3D-Scantechnologie

Dreidimensionales Scannen, auch als 3D-Scannen bekannt, ist ein Hightech-Prozess, der optische, mechanische, elektrische und Computertechnologien integriert. Es wird hauptsächlich verwendet, um die räumliche Form, Struktur und Farbe eines Objekts zu scannen, um die räumlichen Koordinaten der Objektoberfläche zu erhalten. Die Bedeutung dieser Technologie liegt in ihrer Fähigkeit, die dreidimensionalen Informationen eines Objekts in ein digitales Format umzuwandeln, das direkt von einem Computer verarbeitet werden kann, was eine sehr bequeme und schnelle Möglichkeit zur Digitalisierung des Objekts darstellt. Die dreidimensionale Scantechnologie ermöglicht berührungslose Messungen und bietet die Vorteile hoher Geschwindigkeit und Präzision. Die Messergebnisse können direkt mit einer Vielzahl von Softwareprogrammen verknüpft werden.

III. Was ist ein 3D-Scanner?

Ein tragbarer 3D-Scanner ist ein wichtiger Bestandteil moderner Digitaltechnologie und ein Hightech-Gerät, das optische, Laser- oder andere Sensortechnologien verwendet, um geometrische Daten von der Oberfläche eines Objekts zu erfassen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Messwerkzeugen kann ein professioneller 3D-Scanner die Form, Größe und Erscheinungsdetails eines Objekts schnell und genau erfassen und dann ein hochpräzises digitales 3D-Modell erstellen.

Dieses Gerät funktioniert wie ein digitaler Kopierer, der Objekte in der realen Welt „kopieren“ und in ein digitales Format umwandeln kann, das Computer verstehen und verarbeiten können. Viele tragbare 3D-Scanner können nicht nur die äußere Form eines Objekts erfassen, sondern auch die Texturinformationen seiner Oberfläche aufzeichnen.

IV. Funktionsprinzip des 3D-Scanners

1. Optisches System: Laser-3D-Scanner scannen Objekte durch Lichtquellen wie Laser, strukturiertes Licht oder blaues Licht, Infrarotlicht usw. Die Lichtquelle leuchtet auf das Objekt und das erzeugte reflektierte Licht wird vom Sensor erfasst.
2. Datenerfassung: Der Sensor (z. B. eine Kamera oder ein Detektor) zeichnet die Positionsinformationen des reflektierten Lichts auf, die die geometrischen Daten der Oberfläche des Objekts enthalten.
3. Datenverarbeitung: Durch Softwarealgorithmen werden die gesammelten Daten in eine dreidimensionale Koordinatenpunktwolke umgewandelt und anschließend ein dreidimensionales Modell des Objekts erstellt.
4.  Modellrekonstruktion: Die Punktwolkendaten werden verarbeitet, einschließlich Glättung, Rauschunterdrückung und Lochfüllung, und schließlich wird ein genaues dreidimensionales digitales Modell erstellt.

V. Anwendungsbereiche von 3D-Scannern

1. Fertigung und Industrie: Reverse Engineering, Produkttests, Überwachung der Flügelverformung, Rumpfstrukturanalyse usw.;
2. Bildung und Forschung: wissenschaftliche Forschungsausbildung, experimentelle Simulation usw.;
3. Virtuelle Realität (VR/AR): 3D-Spielmodellierung, Produktion von 3D-Animationsfilmen, Eingabe von 3D-Spiel-Stereomodellen usw.;
4. Medizinbranche: 3D-Organmodellierung, medizinische Bionik, plastische Chirurgie und kieferorthopädische Simulation und Bewertung usw.;
5. Anwendung am menschlichen Körper: Digitalisierung des menschlichen Körpers, CAD-Kleidung, Modellierung des menschlichen Körpers, digitale Skulptur des menschlichen Körpers, 3D-Gesichtserkennung usw.;
6. Kultur und Kunst: digitale Erhaltung und Ausstellung von Kulturdenkmälern, Restaurierung von Kulturdenkmälern, digitale Museen usw.;
7. 3D-Druck: umgekehrte 3D-Rekonstruktion, Umwandlung entworfener physischer Modelle in digitale Modelle usw.

Kurz gesagt handelt es sich bei 3D-Scannern um eine fortschrittliche Technologie, mit der Objekte in der realen Welt präzise digitalisiert und in 3D-Daten umgewandelt werden können, die von Computern verarbeitet werden können. Diese Technologie fördert nicht nur den Fortschritt in der Fertigung, Medizin, Bildung und anderen Bereichen, sondern bietet uns auch effizientere und präzisere maßgeschneiderte Dienstleistungen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie werden die Anwendungsaussichten von Farb-3D-Scannern breiter und werden in Zukunft eine größere Rolle spielen.