3D-skannaus ja käänteinensuunnittelu

3D-skannaus ja käänteinensuunnittelu

3D-skannaus ja käänteinensuunnittelu, lähdin hieman avaamaan aihetta ja sitä, kuinka sitä tehdään käytössäni olevilla laitteilla ja ohjelmilla. Ensimmäinen 3D-skanneri mihin investoin, oli Roland LPX-60 3D-laserskanneri, jonka ostin keväällä 2008. Kyseinen laite löytyy edelleen työhuoneestani. Rolandin 3D-laserskanneri oli siitä mukava laite, että se on äärimmäisen helppokäyttöinen. Käytännössä sillä saa 3D-skannauksen tehtyä nappia painamalla ja laite hoitaa loput. Koska tässä laitettiin tuote sisään 3D-skanneriin, niin se tietysti rajoitti 3D-skannattavien tuotteiden kokoa. 3D-laserskannaus on hidasta hommaa, yhtä tuotetta laite luki useamman tunnin. Tuotoksena saatiin pihalle vesitiivis (watertight) 3D-malli STL-tiedostona.

3D-skannaus ja käänteinensuunnittelu
3D-skannerit

2000-luvun alkupuolella 3D-skannaus ja käänteinensuunnittelu tuli tutuksi MicroScribe-mittakäsivarren käyttö Rhinon kanssa. 3D-skannauksia on tehty myös Roland MDX-40 CNC-jyrsinkoneeseen kiinnitettävällä koskettavalla neulaskannerilla. Silläkin sain aikaan hyvää ja tarkkaa jälkeä, mutta hitaasti. Tosin kone teki sitä itsekseen.

3D-skannaus ja käänteinensuunnittelu
Roland neulaskanneri

Näihin verrattuna valo-ohjatut 3D-skannerit ovat supernopeita. DAVID SLS-3HD:lla yksi skannaus hoituu parhaillaan alle 10 sekunnissa. Monesti 3D-skannattavat tuotteet ovat tosin sellaisia, että ei niitä yhdellä skannauksella valmiiksi saada. Pienemmät tuotteet saadaan valmiiksi 3D-malleiksi helposti käyttämällä automaattista pyörityspöytää. Isommissa tuotteissa pitää joko siirtää tuotetta tai skanneria ja skannauksen jälkeen yhdistää skannaukset ohjelmassa. Näin saadaan rakennettua 3D-malli.

3D-skannaus ja käänteinensuunnittelu
DAVID SLS 3D-skanneri

 

Tämän päivän 3D-skannerit ovat niin tarkkoja, että 3D-skannerin ohjelmasta saatu 3D-malli, olkoon STL-, tai OBJ-tiedosto ovat kohtuullisen isoja ja raskaita tiedostoja. Koska ne ovat niin isoja, niin saattaa tulla tunne, että 3D-skannerin data on käyttökelvotonta. Vaikka ohjelmasta on saatu pihalle ehjä mesh pintainen 3D-malli. Perus 3D CAD monesti alkaa yskimään. Tämä iso tiedostokoko saa tuntemaan datan käyttökelvottomaksi, vaikka tosiasiassa käsissä on täysin ehjä ja vesitiivis 3D-malli.

 

Tässä tullaankin siihen, että usein pitää ja kannattaa käsitellä 3D-skannattua dataa ja tähän tarvitaan käyttökohteesta riippuen erillinen ohjelmisto. Käänteinensuunnittelu ja 3D-skannatun datan muokkaaminen sekä solidiksi tai pintamalliksi muuttaminen on aina käsityötä. Tosin on pari valmistajaa, joilta löytyy ohjelmisto, millä saa napin painalluksella 3D-skannatusta datasta pintamallin, näissä on vain sellainen pienen, pieni mutta, hinta. Meshmixer on ilmainen, netistä vapaasti ladattava ohjelma, jolla voi tehdä joitain korjailuja ja muokkauksia. SpaceClaim 2016 lisenssin on saatavissa STL Prep lisäosa, jossa on työkaluja 3D-skannatun datan käsittelyyn ja muokkaamiseen, vaikka solidiksi tai pintamalliksi. Tässäkin homma on käsityötä.

 

Rhinoa olen käyttänyt aktiivisesti vuodesta 2002 ja se on ohjelmistoista tutuin, siihen tulee usein tartuttua. Rhinossa on aina ollut joitakin mesh-työkaluja ja nekin ovat parantuneet vuosien saatossa. Vuosi sitten Mecsoft julkaisi Rhino3DPRINT ohjelman käytettäväksi Rhinossa. Nyt kun siitä julkaistiin version 2016 aloitin toden teolla sisäänajon ohjelmistoon. Rhino3DPRINT:sta löytyy hyvät työkalut 3D-skannatun datan muokkaamiseen ja korjaamiseen, olkoon se sitten mesh-pintana tai pistepilvenä.

rhino3dprint

Yhtenä esimerkkinä otan pienen tuotteen, mikä skannattiin. Tiedoston koko 3D-skannauksen jälkeen oli 1.2Gb. Kyseinen osa piti 3D-tulostaa. Eipä suostunut 3D-tulostusohjelma avaamaan noin isoa tiedostoa. Käsittelin 3D-mallia Rhino3DPRINT työkaluilla ja sain puristettua 3D-mallin tiedoston kooksi 16Mb, ilman, että 3D-mallin tarkkuus kärsi.

 

Mikäli 3D-skannattu 3D-malli mesh-pintaisena halutaan pintamalliksi esim. Nurbs:ksi tai tilavuusmalliksi eli solidiksi, niin käytännössä ohjelmalla, kuin ohjelmalla, missä näitä työkaluja on, niin tarkoittaa se sitä, että mallinnetaan päälle hyödyntäen 3D-skannattuja muotoja. Rhinosta on moneksi. Kun ensin Rhino3DPRINT sovelluksella ollaan puristettu 3D-skannatun 3D-mallin kokoa pienemmäksi, niin voidaan ottaa käyttöön esim. Resurf, Rhinoreverse tai Mesh2Surface sovellus ja rakentaa pintamalli suoraan Rhinossa. SpaceClaim:ssa vastaavasti löytyy pintamallin rakentamiseen Skin Surface työkalu.

 

-Antti-