Scanner 3D

Tipos de scanners 3D

Um **scanner 3D** é uma ferramenta que captura o mundo físico e cria um modelo 3D digital. Ele faz isso medindo a forma de um objeto e coletando dados sobre seu tamanho, forma e aparência. Os scanners 3D usam feixes de laser, câmeras ou outros sensores para fazer medições precisas de todos os ângulos e criar uma representação 3D detalhada que pode ser visualizada e manipulada em um computador. Existem vários tipos de scanners 3D, incluindo:

• Scanners de luz estruturada: Esses scanners projetam uma série de padrões de luz no objeto que está sendo escaneado. Uma câmera então captura os padrões deformados, e o software calcula as coordenadas 3D com base na projeção do padrão. A digitalização de luz estruturada é comumente usada para aplicações de engenharia reversa devido à sua alta precisão e eficiência. Também é usado para inspeções de controle de qualidade em configurações de fabricação.
• Scanners 3D a laser: Um scanner a laser captura dados precisos de nuvem de pontos da geometria de um objeto emitindo um feixe de laser e medindo o tempo que ele leva para retornar ao scanner. Esse tipo de scanner 3D é adequado para objetos grandes, como edifícios, paisagens e equipamentos industriais, devido às suas capacidades de longo alcance e alta precisão.
• Scanners 3D de contato: Neste caso, o scanner toca fisicamente o objeto com uma sonda para obter dados de nuvem de pontos. Os scanners de contato fornecem uma precisão muito alta em comparação com os tipos sem contato. Eles são usados principalmente durante as inspeções finais quando é necessária a máxima precisão. No entanto, sua velocidade de digitalização é menor que a dos scanners sem contato.
• Scanners 3D portáteis: Como o nome sugere, um scanner portátil se refere a um scanner 3D que pode ser segurado na mão e movido ao redor do objeto que está sendo escaneado. Dependendo da tecnologia usada, alguns scanners portáteis podem exigir que o operador permaneça dentro de um determinado alcance, enquanto outros usam sistemas de rastreamento para guiar a digitalização. Os scanners portáteis são versáteis, pois podem ser usados para escanear objetos de diferentes tamanhos e formas de forma flexível.

Função e recursos do scanner 3D

O mercado global de **scanners 3D** está crescendo à medida que a demanda por criação de modelos 3D precisos aumenta. Fatores como custos de hardware reduzidos, avanços tecnológicos e ampla adoção de modelagem 3D em saúde, manufatura e construção estão impulsionando o crescimento do mercado.

Um scanner de objetos 3D captura a geometria do objeto físico e cria um modelo 3D digital. Os recursos de um scanner 3D que suportam esse resultado incluem:

• Triangulação a laser ou luz estruturada

  Os scanners 3D usam técnicas de triangulação a laser ou luz estruturada para capturar geometrias externas com precisão. Essas técnicas projetam um feixe de laser ou luz estruturada no objeto para determinar sua forma. O scanner mede a deformação da linha de laser ou do padrão de luz para calcular as coordenadas dos pontos na superfície. Esse método cria nuvens de pontos de geometrias de alta precisão, tornando-o o melhor para scanners de peças de plástico 3D.

• Sensor e câmeras

  Câmeras de alta resolução e sensores confiáveis colaboram com a técnica de triangulação a laser para formar nuvens de pontos precisas. As câmeras capturam a linha de laser projetada ou padrões de luz, enquanto os sensores medem as distâncias com precisão. Juntos, eles geram modelos 3D detalhados do objeto escaneado.

• Geração de malha

  Após a digitalização, os dados brutos da nuvem de pontos passam por geração de malha, uma etapa crucial na criação de um modelo 3D. A geração de malha conecta os pontos na nuvem com faces poligonais, principalmente compostas por triângulos, formando uma malha. Esse processo transforma a nuvem de pontos em uma representação digital utilizável, permitindo a manipulação e o refinamento adicionais do modelo 3D.

• Captura de textura

  Alguns scanners 3D avançados podem capturar cores e texturas de objetos escaneados além de suas geometrias. Quando um scanner 3D captura uma cor ou textura do objeto alvo, a malha gerada pode ser adornada com as cores e padrões reais do item escaneado. Isso adiciona um nível de realismo e detalhe ao modelo 3D, tornando-o visualmente preciso e aprimorando sua qualidade.

• Precisão e resolução

  Os scanners 3D têm precisão e resolução variáveis definidas por fatores como comprimento de onda do laser, precisão do sensor e velocidade de digitalização. Esses aspectos determinam o nível de detalhe e correção que o scanner pode atingir ao capturar a geometria de um objeto.

• Velocidade

  A taxa na qual as digitalizações 3D são concluídas depende de vários fatores, incluindo o tamanho do objeto, a complexidade e o passo do ponto. Um passo de ponto mais extraordinário significa que menos pontos são digitalizados por unidade de distância, afetando a velocidade e a resolução.

• Faixa volumétrica

  Esta é a faixa de tamanhos que um scanner de objetos 3D pode escanear efetivamente, de pequeno a grande. Diferentes scanners são adequados para diferentes faixas volumétricas com base em seu design e capacidades.

• Conectividade e processamento de dados

  Os scanners 3D geralmente precisam ser conectados a um computador ou dispositivo portátil para processamento e visualização de dados ao vivo durante o processo de digitalização. Opções de conectividade como USB, Wi-Fi ou Bluetooth permitem a transferência de dados entre o scanner e o dispositivo de processamento. Além disso, alguns scanners vêm com recursos de processamento integrados para processar internamente os dados digitalizados e gerar o modelo 3D sem exigir um dispositivo externo.

Cenários de uso de scanners 3D

O mercado global de digitalização 3D está experimentando um crescimento impressionante. Análises de mercado recentes mostram que a indústria foi avaliada em 2,5 bilhões de dólares em 2022, e os especialistas preveem uma impressionante taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 15% até 2030. O crescimento destaca a crescente demanda em vários setores, destacando um potencial positivo para o mercado de scanners 3D.

Compradores em massa e varejistas de scanners 3D devem examinar as diversas aplicações que contribuem para esse crescimento. A tecnologia encontrou aplicações em patrimônio cultural, arquitetura, saúde, manufatura e comércio eletrônico, entre outros setores. Abaixo está uma breve descrição das diferentes aplicações que demonstram a versatilidade do scanner 3D:

• Aplicações industriais e de manufatura: A digitalização 3D desempenha um papel crucial na fabricação, desenvolvimento de produtos e garantia de qualidade. Os designers o usam para prototipagem rápida e criação de modelos digitais a partir de protótipos físicos. Em contraste, os engenheiros usam scanners portáteis para inspecionar recursos de difícil acesso durante a verificação final. A digitalização ajuda a comparar padrões predefinidos e detectar quaisquer desvios ou defeitos para um controle de qualidade eficiente.
• Patrimônio cultural e preservação: O sistema de sondagem do scanner 3D é ideal para preservar e documentar sítios de patrimônio cultural, artefatos e estruturas históricas. Arquitetos e conservadores usam modelos 3D exatos para criar planos para esforços de preservação. Os registros digitais detalhados protegem contra perda ou danos e auxiliam na pesquisa, educação e restauração futuras.
• Arquitetura e construção: Os operadores usam scanners a laser 3D para capturar as condições como construídas durante as pesquisas. Isso é especialmente útil em espaços interiores complexos, como túneis ou edifícios históricos. Os dados precisos da nuvem de pontos obtidos se tornam uma base para modelagem e design BIM. Permite que arquitetos e engenheiros detectem colisões precocemente, planejem reformas e melhorem a coordenação do projeto.
• Aplicações médicas e de saúde: A digitalização 3D encontra uso em várias aplicações médicas, de órteses e próteses a cuidados dentários e até mesmo cirurgia reconstrutiva. Com o objetivo de capturar a forma e o tamanho precisos de partes do corpo, esses scanners ajudam a criar soluções personalizadas para pacientes.
• Educação e pesquisa: O scanner 3D se torna uma ferramenta para aprendizado e descoberta em ambientes acadêmicos. Ele dá vida a objetos físicos, fornecendo estudos aprofundados que incentivam a criatividade e a inovação. Curadores usam a digitalização 3D para criar coleções digitais que tornam o patrimônio cultural acessível a públicos diversos.

Como escolher scanners 3D

Além da aplicação, aqui estão alguns fatores importantes a serem considerados ao escolher um scanner.

• Precisão e resolução: Esses são fatores importantes para qualquer scanner 3D. A precisão mostra o quão próximo o modelo digitalizado está do alvo real. Ao mesmo tempo, a resolução mostra o quão detalhado o modelo será. Portanto, os compradores devem considerar a precisão e a resolução de um scanner 3D antes de comprar. Certifique-se de que ambos os valores sejam bons o suficiente para as aplicações alvo.
• Facilidade de uso: Os compradores precisam de um scanner 3D que seja fácil de operar e configurar. Esse scanner terá uma interface de usuário simples e um manual de instruções muito claro. Um scanner 3D que é fácil de usar exige menos habilidade técnica e experiência para funcionar corretamente.
• Velocidade: A velocidade de um scanner 3D depende de quão rápido ele pode capturar todos os dados necessários. Os compradores precisam de um scanner rápido para aumentar a produtividade e a eficiência. Além disso, os scanners rápidos são melhores para digitalização de objetos grandes.
• Portabilidade: Os scanners 3D portáteis são mais convenientes de usar do que os modelos de mesa. A portabilidade do modelo dependerá principalmente do tamanho, peso e fonte de alimentação (bateria ou CA). Os scanners portáteis são bons para aplicações de campo e locais com espaços de trabalho limitados.
• Conectividade: Um scanner 3D oferece diferentes tipos de conectividade. Isso inclui USB, WIFI e Bluetooth. Os scanners com boas opções de conectividade permitem que os usuários transfiram dados digitalizados e recebam atualizações de software com facilidade.
• Durabilidade: A durabilidade de um scanner 3D impactará os custos de longo prazo. Os scanners mais duráveis exigirão menos reparos e custos de serviço.
• Tamanho: O tamanho de um scanner 3D limitará o tamanho dos objetos que ele pode escanear. Os scanners maiores podem lidar com objetos grandes, enquanto os pequenos são adequados apenas para alvos pequenos.
• Orçamento: Os compradores devem orçar um scanner 3D antes de começar a comprar. Considere o custo inicial do scanner e os custos de longo prazo, como manutenção, serviço e custos operacionais.
• Software: O software de scanner 3D é importante para trabalhos de pós-processamento, como limpar a malha e otimizar o modelo. Os scanners com bom software são mais fáceis de usar e possuem melhores ferramentas de edição de modelos.

Perguntas e respostas

P: Qual é a utilidade de um scanner 3D?

R: Os scanners 3D são úteis na indústria da construção para identificar e corrigir erros; No campo do design de produtos, é útil para obter medições precisas; e no campo da arte e da preservação do patrimônio, ajuda a preservar digitalmente artefatos antigos.

P: Qual tipo de scanner 3D é o melhor?

R: O melhor tipo de scanner 3D depende do que o cliente prefere e do material que está sendo escaneado. Os scanners portáteis funcionam melhor para geometrias complexas e peças grandes, enquanto os scanners fixos a laser são adequados para objetos pequenos e geometrias internas complexas.

P: Como um scanner 3D funciona?

R: Muitos scanners 3D usam o método de digitalização a laser, onde o scanner emite um feixe de laser e captura o ponto resultante com uma câmera. O scanner então calcula a distância de cada ponto e gera uma nuvem de pontos que um computador pode converter em um modelo 3D.

P: Como os scanners 3D impactaram as indústrias?

R: Graças à tecnologia de digitalização 3D, o controle de qualidade preciso e rápido é possível. Esse impacto, juntamente com os avanços tecnológicos e as mudanças nos processos de produção, melhorou a qualidade do produto e reduziu o tempo de lançamento no mercado.