Laser scanner 3D o scanner a luce strutturata: quale scegliere?

Nella stampa 3D, molto spesso gli scanner 3D sono un passaggio essenziale per facilitare la modellazione di un oggetto. Rendono possibile la raccolta dei dati sulla forma e talvolta, a seconda dello scanner 3D, sull’aspetto (ad esempio i colori). Quindi, la scansione 3D migliora il processo di design, accelera e riduce gli errori nella raccolta dei dati e permette di risparmiare tempo e denaro. La scansione 3D può essere basata su diverse tecnologie, ciascuna con i propri vantaggi e limiti. In questo articolo esploriamo le due principali tecnologie impiegate per la scansione 3D per la stampa 3D, vale a dire la triangolazione laser e la luce strutturata. Che differenza c’è tra un laser scanner 3D e uno scanner a luce strutturata? Quale scegliere per i propri progetti?

Laser scanner 3D: tecnologia, vantaggi e limiti

I laser scanner sono basati sulla triangolazione trigonometrica per acquisire in maniera precisa una sagoma 3D sotto forma di milioni di punti. Più precisamente, lavorano proiettando un punto o una linea laser su un oggetto e quindi acquisendone il riflesso con appositi sensori. Poiché i sensori sono posizionati a una distanza nota dalla fonte del laser, è possibile effettuare misurazioni precise dei punti calcolando l’angolo di riflessione della luce laser. Conoscendo la distanza tra lo scanner e l’oggetto, l’hardware di scansione può mappare la superficie dell’oggetto e registrare una scansione 3D.

Questo metodo è chiamato triangolazione perché il punto (o linea) laser, il sensore e l’emittente laser formano un triangolo come illustrato nell’immagine in basso. Vi sono numerosi tipi di laser scanner sul mercato tra cui scegliere: dispositivi portatili, da tavolo o professionali/industriali. L’elemento chiave è che funzionano a corto raggio.

I vantaggi della tecnologia di triangolazione laser sono la sua risoluzione e precisione. Parlando di precisione, intendiamo nell’ordine di decine di micrometri. È inoltre possibile acquistare uno scanner laser 3D a un prezzo molto ragionevole, dato che il suo design può essere piuttosto semplice.

Tuttavia, bisogna tenere presente che le proprietà della superficie da sottoporre a scansione influiscono sul processo di scansione stesso. Quindi, superfici molto lucide o trasparenti possono risultare piuttosto problematiche per questa tecnologia.

Il Matter & Form V2 (a sinistra) è un laser scanner 3D da tavolo, in vendita a $749. Il Go!SCAN SPARK (a destra) di Creaform è un laser scanner 3D portatile professionale con un prezzo iniziale che si aggira intorno ai $30.000.

Scanner a luce strutturata: tecnologia, vantaggi e limiti

Oggi, numerosi scanner 3D portatili per la stampa 3D impiegano la tecnologia a luce strutturata. Tale tecnologia impiega a sua volta la triangolazione trigonometrica, ma funziona proiettando un pattern luminoso sull’oggetto da sottoporre a scansione e non una linea (o un punto) laser. Il pattern è proiettato sull’oggetto utilizzando un proiettore LCD o un’altra fonte di luce stabile. Uno o più sensori (o videocamere), leggermente disassati rispetto al proiettore, osservano la forma del pattern luminoso e calcolano la distanza di ogni punto nel campo visivo. La luce strutturata impiegata nel processo di scansione può essere bianca o blu e il pattern di luce solitamente è composto da una serie di strisce, ma può anche essere composto da una matrice di punti o da altre forme. Questo tipo di dispositivo, proprio come lo scanner laser, lavora su corto raggio e può essere utilizzato a mano o montato su un treppiede.

Il vantaggio della tecnologia a luce strutturata è la rapidità delle scansioni. Una scansione può essere acquisita in circa 2 secondi e anche l’area di scansione è piuttosto ampia. Proprio come i laser scanner, quelli a luce strutturata sono estremamente precisi e offrono un’elevata risoluzione.

Uno degli svantaggi di questo tipo di scanner è che è sensibile alle condizioni di illuminazione di un determinato ambiente. Questo fattore incide meno negli scanner laser. Ad esempio, lavorare all’esterno sarebbe estremamente difficile.

Lo Structured Light Pro S3 (a sinistra) di HP è un dispositivo montato su treppiede, in vendita a circa $4.390 (3.930 €). L’EinScan Pro 2X (in alto) di Shining3D è un dispositivo professionale portatile a luce strutturata che costa circa $6,899 e lo Scanner 2.0 (in basso) di XYZprinting è un dispositivo portatile per principianti da $256 (226 €).

Altre tecnologie

Nel caso delle due tecnologie descritte in alto, sono intese per la scansione 3D a corto raggio. Se ti occorre effettuare la scansione di un oggetto a lunga distanza, dovrai optare per altre soluzioni. Menzioneremo altre due tecnologie indicate per la scansione 3D a media e lunga distanza.

Scansione 3D con tecnologia a luce strutturata

Gli scanner 3D a tempo di volo (T.o.F., Time of Flight) impiegano la tecnologia laser a impulsi. Proprio come gli scanner laser, impiegano il laser per effettuare una scansione accurata di un oggetto 3D, ma la tecnologia funziona in maniera totalmente differente. Conoscendo perfettamente la velocità della luce laser, il sistema misura il tempo impiegato dal laser stesso a raggiungere un oggetto e ad essere riflesso indietro al suo sensore.

Un altro tipo di scanner 3D a tempo di volo impiega sistemi a differenza di fase. Questa tecnica funziona come la tecnologia laser a impulsi, ma modula anche la potenza del raggio laser. Lo scanner confronta la fase inviata dal laser e quella che ritorna al sensore. Questo gli consente di essere più preciso di uno scanner 3D laser a impulsi, ma non altrettanto flessibile per la scansione a lunga distanza. Indubbiamente, gli scanner 3D time-of-flight non sono precisi come gli scanner laser o a luce strutturata, ma se desideri effettuare la scansione di un oggetto di grandi dimensioni, come ad esempio un edificio, la tecnologia che impiegherai con maggiore probabilità è proprio questa.

Scansione 3D effettuata impiegando la tecnologia a triangolazione laser

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