Nauwkeurig inmeten met precisie scanners

Nauwkeurig inmeten voor een 3D mesh, doe je door bijvoorbeeld structured light 3D Scanning met een GOM scanner. Deze 3D scanner zetten we in om objecten als beelden, ornamenten en metalen onderdelen in kaart te brengen.

Deze hoogwaardige optische meettechniek kan zeer kostenefficiënte oplossingen bieden wanneer het gaat om documentatie, restauratie, kwaliteitscontrole en reverse engineering.

Objecten 3D nauwkeurig inmeten

Er zijn altijd meerdere technieken en methoden om objecten 3D in te meten. Bij de meeste van onze projecten zetten wij verschillende meettechnieken en methoden in. Een hoogwaardige optische meettechniek met precisie laserscanners kan een goede aanvulling zijn op andere meettechnieken. De optische meettechniek die beschreven staat op deze pagina kan complexe objecten in beeld brengen waarvan men een hoog detailniveau eist. Denk daarbij bijvoorbeeld aan beelden en ornamenten van een kerkgebouw in het geval dat deze gerestaureerd of gereconstrueerd zou moeten worden. Uiteraard is deze techniek ook zeer geschikt voor het 3D inmeten van industriële en werktuigbouwkundige objecten en voor het maken van vergelijkingen tussen objecten en 3D deformatie-analyse.

Nauwkeurigheid scandata

Het is belangrijk dat de scans nauwkeurig en maatvast zijn. Dit geldt vooral voor grotere objecten. Een  maximale afwijking van 0,1mm moet het uitgangspunt zijn en er mogen geen uitlijningsfouten optreden die fouten in de mesh zouden kunnen veroorzaken. Deze maximale afwijkingen moeten kunnen aangetoond worden op het einde van de scan.

Details en resolutie

Het is belangrijk dat de kleinste details gedigitaliseerd worden. Hiervoor is er een zo groot mogelijke resolutie nodig, waardoor alles scherp en waarheidsgetrouw weergegeven wordt.
Op deze manier kunnen we de eigenheid van een beeld of de stijl van de kunstenaar perfect vastleggen. Helaas zijn de huidige reproductiemethodes nu nog niet toereikend om deze graad van detail te reproduceren (3D printing bijvoorbeeld). Toch houden we dit detailniveau aan, zodat de files binnen 10 – 50 jaar wel perfect met elk detail geproduceerd kunnen worden.

Volgende maximum puntafstand wordt voorop gesteld:

• • • • Kleine objecten < 10cm: 0,05mm
      • Middelgrote objecten 10cm – 40cm: 0,1mm
      • Grote objecten > 40cm: 0.25mm

Afwerking van scans

De scans moeten volledig waterdicht (manifold) en zonder fouten afgewerkt worden. Dit houdt in dat gaten opgevuld moeten worden, maar ook dat er geen dubbele patches of overlappende zones mogen zijn. De files moeten namelijk rechtstreeks gebruikt kunnen worden voor reproductie.

Scannen van kleine objecten

Objecten van verschillende grootte kunnen met vaste precisiescanners gescand worden. Hieronder een scala van kunstwerken waar de precisiescanner met grote precisie alle details vastlegt. Niet alleen kunstwerken, maar ook objecten uit de maakindustrie, mallen en andere objecten kunnen gescand worden.

3D inmeten met high-end precisie scanners

Deze zeer hoogwaardige scantechniek levert drie dimensionale meetgegevens en wordt vaak toegepast in de productie van industriële onderdelen zoals gereedschap, matrijzen, prototypes en gegoten onderdelen. Wij passen deze meettechniek toe wanneer objecten zeer nauwkeurig ingemeten moeten worden. Het systeem meet niet met enkele punten, maar vangt de volledige geometrie in een zeer dichte wolk of veelhoeknetwerk (mesh) waarmee het object en oppervlak beschreven worden. Het resultaat is vaak direct een 3D surface model geschikt voor vele tekenprogramma’s en 3D printing.

Hoe werkt een GOM scanner?

De GOM scanner gebruikt de techniek “structured light” om informatie van het oppervlak van objecten in te winnen. Tijdens een scanproces worden meerdere verschillende patronen van pixels geprojecteerd op het oppervlak van het object. Deze patronen vervormen wanneer zij het oppervlak raken. Dit geeft het systeem de mogelijkheid om informatie over oppervlak en diepte in te winnen.

Het systeem legt op deze manier meerdere verschillende scènes vast die vervolgens aan elkaar worden gestitched nadat het scannen is voltooid (polygonisatie). Dit gebeurt door gebruik te maken van kleine zwart-wit referentiepunten die aangebracht worden op het oppervlak. De scan kan worden geëxporteerd als mesh data (* .stl, * .obj, * .ply). Het ‘ruwe’ mesh model heeft nog gaten die ontstaan zijn door ontbrekende scandata. Deze gaten worden handmatig gedicht met behulp van programma’s zoals bijvoorbeeld Geomagic.

Hoe werkt structured light 3D scanning?

Door projecteren van een fijne streep van licht vanuit de lichtbron(projector) op een driedimensionaal vormgegeven oppervlak en hier onder een hoek naar te kijken door twee lenzen, kan deze techniek worden gebruikt voor een exacte geometrische reconstructie van de oppervlaktevorm.

Een snellere en veelzijdige methode is de projectie van patronen uit vele strepen tegelijk of willekeurige patronen, omdat je hiermee heel snel het complete product mee in kaart kan brengen. Vanuit verschillende gezichtspunten, wordt het patroon geometrisch vervormd door de oppervlaktevorm van het object. Dit wordt gedetecteerd, en daar worden x, y, z coördinaten aangehangen. Met als resultaat een hoog nauwkeurige puntenwolk die gebruikt kan worden voor bijvoorbeeld CAD-vergelijk, Reverse Engineering, Meetrapporten, enzovoorts.

GOM Atos III TripleScan

Wij maken o.a. gebruik van het systeem Atos III TripleScan van GOM. Dit systeem wordt vaak ingezet in industriële processen: inspectie, opsporen van foutbronnen en kwaliteitsverzekering van plaatstalen onderdelen, controle van werkstukken uit composieten en allerlei samengestelde stukken. Deze techniek wordt ook gebruikt voor het digitaliseren van interieur, volledige auto’s en vliegtuigen wanneer het gaat om een zeer hoog niveau detail en maataccuratie.

De opstelling van GOM stelt ons in staat om objecten te scannen vanaf de grootte van een speldenknop tot de afmetingen van een bus of een vliegtuig. De afwijking van kleine objecten is minder dan 0,01 mm. Grotere objecten kunnen ingescand worden met een afwijken tot 0,08 mm.

Structured light 3D scanning voor reverse engineering

Nauwkeurig inmeten met structured light 3D scanners als de GOM worden vaak ingezet bij reverse engineering. Reverse engineering is géén methode waardoor een exacte kopie of replica ontstaat van een object. Bij de reverse engineering is het resultaat geen exacte replica, maar een CAD model dat overeen komt met het originele ontwerp. Met reverse engineering maken we een model waarmee nieuwe soortgelijke objecten geproduceerd kunnen worden. De reverse engineering levert u dus een beter model dan het originele bestaande model. Het is een model zonder fouten.

Inzet GOM scanner op Teylers museum

Een mooi voorbeeld van de inzet van zeer nauwkeurige scantechnieken vinden we in het Teylers museum te Haarlem. Daar maakten we een serie 3D scans van verschillende objecten als documentatie voor aanvang van een ingrijpende restauratie van het onderdeel ‘Fundatiehuis’. Mocht er schade optreden tijdens de restauratiewerkzaamheden dan kunnen de eeuwenoude natuursteen objecten, zoals schouwen, gerestaureerd worden op basis van ons 3D scandata. Uiteraard zijn de scans uit de GOM scanner ook een waardevolle basis voor de verzekeringen. De uitgangssituatie – of nulmeting – en de verzekerde objecten zijn vastgelegd, waardoor de omvang van een opgetreden schade eenvoudig en ondubbelzinnig vastgesteld kan worden. De afbeelding hieronder laat een stuk detail 3D scan zien van een middeleeuwse schouw van het Teylers museum.

Hoge resolutie handscanner

Objecten kunnen niet alleen worden vastgelegd met een vaste precisiescanner, maar ook met een hoge resolutie handscanner. Dit kan handig zijn wanneer een vaste scanner moeilijk gepositioneerd kan worden. De hoge resolutie laser handscanner in combinatie met lasertracker kan buiten met fel zonlicht scannen. Structured light scanner kunnen hier problemen mee hebben. Meer info is te vinden op onze pagina hoge resolutie 3D handscanner.

Objecten vastleggen met scanners en ortho foto’s

Onze ortho foto techniek wordt vaak gebruikt om realistische en maatvaste 2D aanzichten te maken van bouwhistorische zaken, archeologie en gevels. Ortho foto’s werken goed als onderlegger bij bouwhistorisch onderzoek en restauratiewerken. We maken deze producten steeds vaker als vervanging van traditionele documentatie en het tekenwerk.

Een ortho foto is een zuiver orthogonaal aanzicht van een hoogwaardige, gekleurde pointcloud op schaal. Het resultaat lijkt op een foto. Sommige scanners hebben een hele goede speciale interne camera. De foto’s uit deze camera worden gebruikt om de pointcloud te kleuren. Het product dat hierdoor ontstaat vormt de basis voor het maken van ortho foto’s. Lees verder over ortho foto’s op de pagina Ortho foto door 3D laserscanner.

Toepassingsgebieden nauwkeurig inmeten

Meetrapporten: De klant moet vooraf weten of het product dat ze aan het maken zijn gaat passen op een tegendeel. Dit moet gemeten worden, en het betreft dan veelal harde maten als plaats- en vormtoleranties.