نرم افزارهای و تکنولوژی های اسکنر سه بعدی را بشناسید و گزینه مناسب را انتخاب کنید

در بخش قبلی از این مقاله بهترین اسکنرهای سه بعدی دنیا را لیست و ویژگی های برجسته و تفاوت هایشان را با هم بررسی کردیم. در بخش می خواهیم در ابتدا به بررسی نرم افزارهای اسکن سه بعدی بپردازیم. پس از آن به سراغ تکنولوژی هایی که اسکنر سه بعدی از آنها بهره می برند را بررسی میکنیم و در مرحله آخر به نکات مهمی می پردازیم که با دانستن آنها می توانید خریدی مناسب و تجربه خوبی از اسکن سه بعدی داشته باشید.

نرم افزارهای کاربردی اسکن سه بعدی

۱- Trnio

نرم افزار اسکنر سه بعدی Trino

نرم افزار اسکنر سه بعدی Trino

یکی از نرم افزارهای محبوب که کار اسکنر سه بعدی را انجام می داد ۱۲۳D Catch بود که متاسفانه از سمت کمپانی سازنده اش دیگر عرضه نشد. اما خبر خوب این است که نرم افزار Trino مشابه ۱۲۳D Catch عمل می کند و دست شما را خالی نمی گذارد!. با استفاده از Trino می توانید گوشی هوشمند خود را به یک اسکنر سه بعدی دستی و قابل حمل تبدیل کنید. این نرم افزار دارای دو حالت اسکن اشیا و اسکن صحنه است. نرم افزار در حالت اسکن اشیا (object mode) کاربر را به نحوی هدایت و راهنمایی می کند تا بتواند در اطراف شی حرکت کند و یه مدل سه بعدی مناسب را تهیه کند. این در حالی است که حالت اسکن صحنه یا همان scense mode ، کاربر آزاد می گذارد تا هر آنچه که می خواهد در قاب خود جای دهد و به یک مدل سه بعدی دلخواه برسد. حالت دوم بیشتر برای فضاهای باز یا اجسام بزرگ به مناسب است.

این نرم افزار به صورت پیش فرض دارای ابزارهایی برای ویرایش مدل سه بعدی و مش های به دست آمده است. جالب است بدانید Trino یک شبکه اجتماعی اختصاصی نیز دارد که از طریق آن می توانید فایل سه بعدی که اسکن کرده اید را با دیگران به اشتراک بگذارید و یا از مدل های دیگران استفاده کنید. این نرم افزار فقط خروجی PLY به شما می دهد که شاید کمی محدود کننده باشد اما برخلاف نرم افزار Autodesk به ما اجازه می دهد تا عکس ها را خارج از نرم افزار پردازش کنید. اما خبر بد اینکه فقط دارندگان سیستم عامل iOS می توانند از این نرم افزار عالی استفاده کنند با این حال این نرم افزار را می توانیم جز بهترین اپلیکیشن های اسکنر سه بعدی برای گوشی های هوشمند به حاسب آوریم.

ویژگی ها:

  • تکنولوژی : Photogrammetry
  • نوع : نرم افزار اسکن سه بعدی برای گوشی هوشمند
  • سیستم عامل : iOS
  • فرمت خروجی : PLY
قیمت به دلار : رایگان

وبسایت Trino

 

۲- Autodesk ReMake

نرم افزار اسکنر سه بعدی Autodesk ReMake

نرم افزار اسکن سه بعدی Autodesk ReMake

شرکت Autodesk یک نرم افزار حرفه ای مبتنی بر فتوگرمتری (photogrammetry) منتشر کرده است که ReMake نام دارد. این نرم افزار هم همچون Trino و ۱۲۳D Catch با استفاده از چند عکس مش های بسیار با کیفیتی را تولید می کند. این نرم افزار رایگان است و شما می توانید عکس ها و مش ها را در ReMake ویرایش کنید و Autodesk ابزار و فیچرهای قدرتمندی را در اختیار شما گذاشته است. میلیاردها پلی گون را می توانید در این نرم افزار داشته باشید و اسکن های بسیار با کیفیتی داشته باشید. سیستم پردازش ابری به این امکان را فراهم کرده تا روی سیستم عامل های ضعیف تر نیز خروجی های مناسبی را به دست آورد. این نرم افزار به عنوان یک اسکنر سه بعدی برای ساده سازی پروسه طراحی می تواند کاربرد داشته باشد یا اینکه در موزه برای اسکن اشیاء تاریخی استفاده شود یا اینکه در صنعت بازی سازی یا کاربرد خاص دیگر به کار برود. گزینه بعدی که معرفی می کنیم نرم افزار Agisoft است که یک رقیب قوی برای Remake به حساب می آید و انتخاب بین این دو گزینه کمی دشوار است.

 

ویژگی ها:

  • تکنولوژی : Photogrammetry
  • نوع : نرم افزار اسکن سه بعدی برای رایانه
  • سیستم عامل : Windows, Mac
  • فرمت خروجی : STL, OBJ, FBX, PLY
قیمت به دلار : ۳۰۰ $ – لایسنس آموزشی رایگان است

 

۳- Agisoft Photoscan

نرم افزار اسکن سه بعدی Autodesk ReMake

نرم افزار اسکن سه بعدی Autodesk ReMake

Agisoft Photoscan یک نرم افزار فتوگرمتری حرفه ای است. این نرم افزار می تواند در زمنیه های مختلفی که به اسکن و مدل سازی سه بعدی نیاز دارند استفاده شود. Agisoft به شما اجازه می دهد تا قبل از تولید مش، ابر نقاطه به دست آمده را ادیت کنید. ابزارهای اندازه گیری گسترده و قوی ای که در این نرم افزار تعبیه شده است به شما امکان اندازه گیری حجمی و انواع اندازه گیری های کاربردی دیگر را با توجه به کاربریتان می دهد. یکی دیگر از ویژگی های شگفت انگیز Agisoft قابلیت ویرایش مدل های ۴D است!. به این معنی که یک صحنه می تواند به صورت زمانی و ۳D ضبط شود و سپس توسط Agisoft ویرایش شود. همانطور که در بالا گفتیم انتخاب بین ReMake و Agisoft مشکل است و هر کدامشان می توانند لقب بهترین نرم افزار اسکن سه بعدی برای رایانه را به خود اختصاص بدهند.

ویژگی ها:

  • تکنولوژی : Photogrammetry
  • نوع : نرم افزار اسکن سه بعدی برای رایانه
  • سیستم عامل : Windows, Mac, Linux
  • فرمت خروجی : FBX
قیمت به دلار : ۳۴۹۹ $ نسخه حرفه ای – ۱۷۹ $ نسخه استاندارد – لایسنس آموزشی رایگان است

خدمات اسکن سه بعدی

شبیه پرینت سه بعدی در مورد اسکن سه بعدی هم ضروری نیست که اسکنر خریداری کنید. اگر فقط یک بار می خواهید چیزی را اسکن کنید یا صرفا در مورد تکنولوژی اسکنر سه بعدی کنجکاو هستید می توانید از مجموعه هایی که خدمات اسکن سه بعدی ارائه می دهند کمک بخواهید. خدمات اسکن سه بعدی از معمولی تا حرفه ای تقسیم بندی می شود و شما باید متناسب با نیازتان به مجموعه ای مناسب مراجعه کنید. به دستگاه هایی که برای اسکن استفاده می کنند توجه کنید و در نظر داشته باشید که توانایی هر دستگاه چه میزان است. البته علاوه بر توانایی دستگاه ، مهارت های اپراتوری که از دستگاه استفاده می کند نیز اهمیت دارد و برخی از این مهارت ها فقط در طول زمان به دست می آیند، پس توجه کنید که مرکزی که به آن مراجعه می کنید از تجربه کافی برخوردار باشد.


تکنولوژی های مختلف اسکنرهای سه بعدی

این بسیار مهم است که قبل از اینکه تصمیم به خرید اسکنر سه بعدی بگیرید با انوع تکنولوژی های به کار رفته در این اسکنرها آشنایی داشته باشید و بدانید که هر کدام به چه نحوی پروسه اسکن را انجام می دهند و چه ویژگی هایی دارند. در مرحله اول یک اسکنر سه بعدی انسان یا شی را به اصطلاح capture می کند، یعنی از آن تصویربرداری می کند. سپس این عکس ها به یک نرم افزار مدل سازی سه بعدی انتقال پیدا می کنند و در آنجا قابلیت ویرایش وجود دارد. و در آخر خروجی آماده می شود تا بتوانید از آن در ساخت تصویر و محتوا، پرینت سه بعدی یا هر کابری دیگری استفاده کنید.

این پروسه سه مرحله ای اسکن، ادیت و به دست آوردن خروجی مناسب به این معنی است که شما می توانید به راحتی هر جسم یا منظره ای را که در زندگی روزمره مشاهده می کنید به صورت سه بعدی داشته باشید. این اجسام می توانند شامل جواهرات کوچک یا اتومبیل های بزرگ باشند.

تکنولوژی های مختلف و جنبه های مهمی در بحث خرید و استفاده از اسکنر سه بعدی مطرح است که در ادامه می خواهیم به آنها بپردازیم.

 

۱- Photogrammetry

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری Photogrammetry

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری Photogrammetry

این روش اسکن سه بعدی قبل از اختراع کامپیوتر نیز وجود داشته و به کار گرفته می شد. بعد از اختراع دوربین، دانشمندان سریعا به این پی بردند که روش بینایی طبیعی را در عکس ها داشتند. با استفاده از تصاویر گرفته شده از دو موقعیت اندکی متفاوت، دانشمندان توانستند نقاط را در فضای سه بعدی اندازه گیری و فاصله ها را مشخص کنند. به صورت تخصصی به این عمل برای تعیین فواصل در فضای سه بعدی triangulation می گویند.

امروزه نقشه برداران از فتوگرمتری (Photogrammetry ) در تحلیل سطوح زمین و تهیه نقشه ای با کیفیت استفاده می کنند. فتوگرمتری برای مناطق کوهستانی و صعب العبور که اسکن آنها با استفاده از تکنولوژی های دیگر سخت است بسیار مناسب است.

نرم افزارهای جدید کامپیوتری می توانند تمامی اشیا کوچک و بزرگ را از یک کفش گرفته تا یک ساختمان را با استفاده از triangulation نقطه گذاری و فاصله یابی کنند. امروزه حتی گوشی های هوشمند نیز به راحتی نصب یک اپلیکیشن توانایی تبدیل شدن به یک اسکنر سه بعدی دستی و قابل حمل را دارند و همچنین به دلیل افزایش کیفیت عکاسی دقت بسیار بهتر شده است. هرچقدر تعداد پیکسل بیشتری وارد نرم افزار شود، مدل سه بعدی دقیقتری نیز به دست می آید.

اگر بخواهیم با استفاده از روش فتوگرمتری یک مدل سه بعدی خوب داشته باشیم باید با حرکت هایی حدود ۱۵ الی ۳۰ درجه عکاسی را از تمام بخش های جسم مورد نظر انجام بدهیم و این کار را در ارتفاع های مختلف تکرار کنیم. اگر جسم مورد نظر دارای پیچیدگی باشد باید در حین عکس برداری دقت بیشتری به خرج دهیم هیچ بخشی را از قلم نیاندازیم. یادتان باشد که برای انجام عملیات موفق triangulation  حداقل دو عکس باید از یک نقطه موجود باشد، اگر این اتفاق به خوبی رخ ندهد باید انتظار یک مدل با چند سوراخ را داشته باشید!

 

۲- Structured Light

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری structured light

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری structured light

ابزارهایی که از تکنولوژی نوری با ساختار تابش خاص یا همان Structured Light بهره می برند نور برگشتی از سطح جسم را توسط یه دوربین بررسی می کنند. با توجه به محل قرار گیری منبع تابش نور و همچنین پترن بازگشتی می توان فواصل نقاط را محاسبه کرد. از آنجایی که نور فقط از یک منبع می تواند تابیده شود، یک مدل باید از چند زاویه اسکن شود تا با کنار هم قرار گرفتن این چند وجه اسکن شده مدل نهایی به دست بیاید. برخی از تولید کنندگان برای رسیدن به این هدف از یک صفحه گردان استفاده می کنند که با شروع پروسه اسکن به آهستگی شروع به چرخش می کند و تمام وجوه جسم را در مقابل منبع نور قرار می دهد.

این مدل از اسکنرهای سه بعدی بسیار دقیق هستند و رزولوشن آنها در حد چند ۱۰ میکرون است. برخلاف اسکنرهای سه بعدی لیزری این تکنولوژی کاملا با بدن انسان و موجودات زنده دیگر سازگار است. اسکنرهایی که از روش Structured Light بهره می برند می توانند از فاصله چند متری مدل را اسکن کنند و در نوع دستیِ قابل حمل و ثابت قابل تهیه هستند.

 

۳- Time of Flight یا TOF

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری TOF (Time of Flight)

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری TOF (Time of Flight)

تکنولوژی TOF یا Time of Flight نسبت به روش های دیگر یک دیدگاه علمی به حساب می آید. در این روش فاصله با یک نقطه با حساب کردن زمان برگشت یک لیزر تابیده شده به سطح جسم به دست می آید. پارامتر مهم در این تکنولوژی سرعت نور تابیده شده به جسم است. در صورت داشتن سرعت نور، زمان یک رفت و برگشت به صورت مستقیم فاصله را از منبع لیزر مشخص می کند. شاید بدانید که نور خورشید ۸ دقیقه و ۱۷ ثانیه زمان نیاز دارد تا به سطح زمین برسد. این قضیه تقریبا مشخصا می کند که یک اسکنر سه بعدی TOF تا چه میزان می تواند دقیق و سریع باشد!. البته تکنولوژی TOF کاستی هایی نیز دارد. تغییر دما، تغییر رطوبت و فاکتورهایی که می تواند بر سرعت انتقال پرتو تاثیر بگذارد ممکن است دقت اسکن را کاهش دهد. از این روش نباید برای اسکن بدن انسان و موجودات زنده استفاده. مدل های قابل حمل و ثابت زیادی را می توانید پیدا کنید که از این تکنولوژی بهره می برند.

 

۴- Triangulation با استفاده از لیزر

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری Triangulation (Laser 3D Scanner)

تکنولوژی اسکنر سه بعدی فتوگرمتری Triangulation (Laser 3D Scanner)

اسکنرهای سه بعدی لیزری شبیه به روش فتوگرمتری و structured-light کار می کنند و فاصله نقاط را به دست می آورند. روش کار به این صورت است که یک پرتو لیزر به جسم تابیده می شود و یک دوربین محل برخورد پرتو با جسم را ثبت می کند. از آنجایی که زاویه قرار گیری منبع و دوربین مشخص است می توان به راحتی و با دقت خوبی محل برخورد را نقطه یابی کرد. دقت این دسته از اسکنرهای سه بعدی بسیار بالاست و رزولوشنی برابر با چند ۱۰ میکرون دارند. البته محدوده قابل اسکن توسط این تکنولوژی محدود است. این تکنولوژی معمولا در ابزارهای قابل حمل به کار نمی رود.

 

۵- Contact یا تماسی

تکنولوژی اسکنر سه بعدی تماسی

تکنولوژی اسکنر سه بعدی تماسی

اسکنرهای سه بعدی تماسی به صورت فیزیکی جسم را پیمایش می کنند. این تکنولوژی زمان زیادی برای اسکن قطعه میگیرده و لرزش یا تکان های ریز ممکن است دقت اسکن را کم کنند. برای کاربردهای صنعتی روشی مناسبی است و البته باید توجه کنیم پرابی که عملیات اسکن را انجام می دهد ممکن است به جسم آسیب برساند و قطعا در مواردی همچون اسکن آثار باستانی قابل استفاده نیست.


چه اسکنری برای شما مناسب است؟

انتخاب یک اسکنر سه بعدی مناسب کار ساده ای نیست. قبل از اینکه برای خرید اسکنر اقدام کنید، باید جنبه های متخلفی را بررسی کنید. برای مثال ممکن است یک اسکنر سه بعدی برای کاربردهای معماری بسیار مناسب باشد اما برای نمونه سازی صنعتی اصلا به کار نیاید. یا ممکن است شما نیاز به یک اسکنر ایستای ارزان قیمت داشته باشید و یک اسکنر دقیق قابل حمل به کارتان نیاید.

قبل از اینکه به میان اسکنرهای سه بعدی بروید باید نکاتی را به عرضتان برسانیم تا با توجه به آنها بتوانید انتخاب مناسبی داشته باشید.

لیستی که در ادامه می آید مجموعه از مهمترین مشخصاتی است که باید در هنگام خرید اسکنر سه بعدی به آنها توجه کنید:

حوزه کاربری

اولین سوالی که باید از خودتان بپرسید این است : اسکنر سه بعدی را برای انجام چه کاری می خواهید؟

ابزار و دستگاه های مورد نیاز با توجه به کاربری شما می تواند کاملا متفاوت باشد. برای مثال یک شخص فعال در حوزه بازی سازی می خواهد به راحتی با یک اسکنر دقیق کارش را راه بیاندازد و همچنین تکسچرها را به خوبی ثبت کند. برای این فرد فتوگرمتری می تواند گزینه مناسبی باشد. در حالتی دیگر ممکن از یک سازنده بخواهد جسمی واقعی را به نحوی باز تولید کند که بسیار جذاب و چشمگیر باشد و تمام فواصل نیز به دقت ساخته شده باشد. برای این مورد ممکن است یک اسکن نوری گزینه مناسبی باشد. مثلا اگر می خواهید قطعاتی کوچکی را با سرعت بالا در منزل یا محل کارتان اسکن کنید یک اسکنر ایستا برای شما مناسب است و در غیر این صورت باید از یک اسکنر متحرک استفاده کنید.

جسمی که باید اسکن شود

نکته دیگری که باید به آن توجه کنید قطعاتی است که قصد دارید آنها را اسکن کنید. هیچ کدام از اسکنرهای موجود در بازار نمی توانند تمام قطعات را با کیفیت بالا تولید کند. مثلا برای اسکن انسان و موجودات زنده شما نمی توانید از اسکنر سه بعدی لیزری استفاده کنید. اما اسکنرهایی که از روش فتوگرمتری استفاده می کنند برای اسکن اعضای خانواده شما گزینه ای بسیار مناسب است. در مقابل اسکنرهای سه بعدی لیزری گزینه هایی بسیار مناسب هستد برای مواردی که می خواهید یک جسم بزرگ را اسکن کنید، مثلا یک ماشین یا یک ساختمان.

اگر شما به مهندسی معکوس علاقه دارید باید دقت را مد نظر قرار دهید و دنبال اسکنری بگردید که بیشترین دقت را در اختیار شما بگذارد، مثلا اسکنرهایی که از تکنولوژی های همچون structured light و یا تماسی بهره می برند گزینه های مناسبی هستند.

همچنین توجه کنید که اسکنرهای تماسی برای اسکن آثار باستانی مناسب نیستند و ممکن است به آنها آسیب برسانند. برای اسکن آثار باستانی بهترین گزینه یک اسکنر structured light است.

ابعاد و فاصله از جسم در زمان اسکن

پرکاربردترین اسکنرهای سه بعدی که در حال حاضر structured light ها این مقام را دارند برای اسکن اجسامی با ابعاد متوسط، مثلا در حد یک کتری از فاصله نزدیک طراحی شده اند. البته شما همیشه می توانید چند اسکن را کنار هم قرار دهید تا به مدل سه بعدی دلخواهتان برسید.

نکته ای که باید به آن توجه کنید این است هر چقدر ابعاد اجسامی که می خواهید اسکن کنید بزرگتر شود و فاصله شما از آنها بیشتر شود باید به سمت اسکنرهای گران قیمتری همچون اسکنرهای لیزری بروید. البته اسکنرهای فتوگرمتری استثنا هستند و قیمت منطقی و مناسبی دارند.

سطح اجسامی که اسکن می کنید

فاکتور دیگری که باید به آن توجه کنید سطح اجسامی است که می خواهید آن ها را اسکن کنید. تکنولوژی های فوتوگرمتری و structured-light با سطوح شفاف و سطوحی که نور از آنها از بازتاب می کند به شدت مشکل دارند و نمی توانند مش های قابل اطمینانی را در اختیار شما بگذارند.

در اینجا باید اعتراف کنید که اگر شما با یک سطح غیر متعارف مواجد شوید حتی با بهترین اسکنرهای موجود نیز نمی توانید مدل خوبی از آن جسم به دست بیاورید. البته معمولا این مشکل با کشیدن یک لایه نسبتا کدر برروی سطح حل می شود.

رزولوشن

در آخر، مهمترین ویژگی که باید به آن دقت کنید رزولوشن است که در تمام زمینه ها کیفیت کار را تحت تاثیر قرار می دهد. اسکنرهای سه بعدی تماسی رزولوشن و دقت بسیار زیادی را ارائه می دهند اما قیمت آنها بین ۳۰ هزار الی ۲۰ هزار دلار است. پس شما باید مجددا از خودتان بپرسید که با استفاده از اسکنر سه بعدی می خواهید چکار کنید؟ چه میزان دقتی برای شما کافی است؟

 

نظرات کاربران