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de Polytechnique Montréal

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Scanner 3D

De PolyFab Normand Brais
Révision datée du 28 juin 2017 à 11:38 par Laurencem (discussion | contributions) (Cas testés)

Description

Le Einscan-pro est un scanner portatif 3D fabriquer Shinning 3D (Chine) et vendu à Montréal par Fablab inc.

Fonctionnement

Le scanner consiste en 3 modules: une paire de caméras positionnées de façon à avoir une vue stéréoscopique, une série de 7 lignes lasers et un projecteur violet affichant un patron moucheté de couleur violette. En option, une caméra couleur est ajoutée pour permettre de capturer les textures du modèle et de les afficher sur les scans.

Le modèle 3D est créé en repérant et analysant la déformation des lignes lasers (ou du patron moucheté) sur la surface. Ce scanner permet de numériser des objets de quelques millimètres à environ 4 mètres de dimensions. La résolution maximale se situe aux alentours de 50-100 micromètres dans des conditions optimales d’illumination et de réflectivité de l’objet. Le scanner nécessite un ordinateur “milieu de gamme” avec carte graphique dédiée pour une utilisation optimale.

Le scanner comporte 3 modes d’utilisation:

Mode sur trépied haute précision, le scanner est fixe et l’objet est tourné (automatiquement ou manuellement) pour faire l’acquisition. L’objet peut être repositionné et re-scanner pour capturer les angles morts. Les scans successifs sont assemblés automatiquement par le logiciel. Ce mode est le plus précis et il est automatisable (table tournante motorisée).

Mode manuelle avec cible, le scanner est déplacé par l’utilisateur et l’objet est fixe. Des cibles réfléchissantes sont ajoutés sur le modèle pour faciliter l’acquisition. Surtout utilisé pour des grandes surfaces avec des courbes légères (exemple: carrosserie de voiture).

Mode manuelle sans cible, même que le précédent mais le scanner calcule lui même sa position et fait de la reconnaissance de forme pour ajuster et reconstruire l’objet. Utilisé pour des objets qui ont des géométries très reconnaissables et de toute taille (de la chouette 3Dprinted à un corps humain).

Une fois le modèle acquis, le logiciel donne accès au nuage de points et permet de faire quelques ajustements et opérations de CAD (watershed, fermeture de surface, etc). Pour des opérations plus complexes il faut passer par des logiciels d’édition plus complets.

Cas testés

Quatre objets ont été testés: un foret métallique, une impression 3D (la chouette rouge), colonne vertébrale usiné dans la résine (sur la Roland) et un bras (+épaule) humain. Les trois mode ont été essayés:

* Foret et colonne vertébrale: mode trépied;

* Chouette: mode trépied et mode manuelle sans cible;

* Bras: mode manuelle avec et sans cible.

Les images et le rendu 3D correspondant sont présentés ci-dessous.

Scan du foret et de la colonne vertébrale: Le scanner ne peut accommoder les surfaces réfléchissantes. Le foret a donc été recouvert d’un spray de poudre blanche (genre talc). La colonne vertébrale a aussi été poudrée pour améliorer le contraste. Il semble aussi avoir une influence de l’absorption du matériau dans le violet.

Le contraste entre la pièce et le background a été amplifié par un fond noir (pièce blanchie par le spray).Le scanner a détecté sans difficulté la pièce et a pu reconstruire facilement le modèle selon plusieurs angles. Les trous présents dans le modèle de la colonne sont facilement comblés en re-scannant la pièce dans différentes orientations. Moins de 5 minutes pour un modèle complet sans trous.

Colonne vertebrale polyfab.png


Scan de la chouette: La pièce a été également recouverte de poudre blanche pour le scan. En mode trépied, le scanner résout aisément les lignes d’impression 3D. Les trous présents dans le modèle de la colonne sont facilement comblés en re-scannant la pièce dans différentes orientations.Environ 5 minutes pour un modèle complet sans trous (scans de plusieurs orientations). La table de rotation automatisée facilite grandement l’acquisition.

Hibou rouge polyfab.png


Scan du bras: La sensibilité au mouvement du scanner rend l’acquisition d’objet animé plus complexe. Toutefois avec un peu d’optimisation le rendu est très conforme. Les éventuels artefacts de positionnement et les ombrages peuvent facilement être éliminés en post-processing ou en refaisant le scan jusqu’à un résultat satisfaisant. L’immobilité de la personne est le facteur limitant. Le mode manuel sans cible permet un scan rapide et précis. Le mode avec cible nécessite de placer de nombreuses cibles sur la surface à scanner. Inutile dans le cas du bras qui présente largement assez de particularités géométriques pour que le scanner se repère. Quelques minutes pour un scan.