3D Scanner คืออะไร?

เครื่องสแกน 3มิติ คือเครื่องเก็บข้อมูล 3มิติ (Collecting 3D Data) จากวัตถุ, โมเดล, สิ่งของ, คน รวมถึงสถานที่ก็ได้ โดยผลที่ได้คือ ไฟล์ 3มิติ ในรูปแบบ Polygon, 3D Mesh นามสกุลที่นิยมกันกันคือ .STL, .OBJ เป็นต้น ข้อมูลที่ได้มีมิติกว้าง, ลึก, สูง x-y-z ความละเอียดความแม่นยำของไฟล์ที่ได้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของ 3D Scanner
Point Cloud กลุ่มของจุด coordinate x-y-z เป็น Raw Data ของเครื่องสแกน 3มิติ (เป็นกลุ่มจุด) ก่อนที่ Software จะแปลงจุดดังกล่าวเป็น Polygon (สามเหลี่ยมต่อกัน)
Accuracy ความละเอียดหรือแม่นยำในการ 3D Scanner โดยมากจะระบุในหน่วย Micron เช่นเครื่องความละเอียดสูงระดับ

ประโยชน์ของ 3D Scanner ทางด้านอุตสาหกรรม

ไฟล์ที่ได้จากเครื่อง 3D Scanner สามารถไปใช้งานต่อได้มากมาย ถ้าไม่ได้แก้ไขอะไรเพิ่มเติมสามารถพิมพ์ได้ทันทีด้วย 3D Printer โดยสามารถย่อ-ขยายโมเดลตามต้องการ, 3D Files สามารถนำไปวาดต่อเป็น CAD ไฟล์ หรือ นิยมเรียกว่า Reverse Engineer, และเมื่อเราได้ CAD Files เราสามารถนำข้อมูลไปวิเคราะห์กระบวนการทำงานบนเครื่องจักรหรือการทำ CAM นั่นเอง

Engineering เชิงวิศวกรรม จะนิยมเอาไปใช้ 2 ทางด้วยกัน คือ

1. Reverse Engineering หรือ วิศวกรรมย้อนกลับ เป็นการสแกน วัตถุที่มีอยู่ เป็นไฟล์ 3มิติ แล้วไปทำย้อนกลับเป็น CAD ตัวอย่างเช่น หากเราต้องการทำสำเนาของฝากระโปรงรถ เราสามารถใช้เครื่องแสกน 3 มิติ เก็บรายละเอียดเอามาสร้างไฟล์ CAD นำไปใช้กับเครื่อง CNC หรือ 3D Printer ต่อไป
   
2. Inspection เป็นการควบคุมการผลิต เพื่อเปรียบเทียบงานที่ผลิตออกมาจริงๆ กับไฟล์ต้นแบบมาตรฐานที่สร้างไว้ การผลิตสินค้าหลายๆ ครั้งเมื่อรันเครื่องผลิตไปเรื่อยๆแล้วขนาดรูปร่างอาจจะไม่ตรงตามต้องการต้องมีการปรับค่าการทำงานของเครื่องจักรกัน การผลิตที่เข้มงวดกับเรื่องนี้มากๆเช่นการผลิตเครื่องยนต์ งานหล่อ หรือ งานฉีดพลาสติกอาจจะไม่ได้คุณภาพหรือขนาดตามที่ต้องการ 3D Scanner จะมาช่วยในส่วนนี้ โดยวิศวกรจะนำไฟล์สแกน มาเทียบกับไฟล์ CAD มาตรฐาน

แบ่งประเภท 3D Scanner ตามชนิดแสง/ชนิดเซนเซอร์

LED / Structure Light ใช้แสงในการสแกน โดยมากจะเป็นแสงขาว หรือ แสงน้ำเงิน โดยทั่วไปหลักการทำงานจะฉายแสงที่มี Pattern เป็นแถบเส้น (เหมือน Barcode แบบเส้น) หรือ แบบ Noise (เหมือน QR Code) ไปที่วัสดุ กล้องจะจับภาพกลับโดยมากจะมีกล้อง 2 ตัวขึ้นไป Software จะนำภาพ pattern ที่จับได้มาแปลงเป็นไฟล์ 3มิติ (แสงยิง Pattern ไปเหมือนเดิม แต่รูปร่างของวัตถุไม่เหมือนกัน กล้องจะเก็บรูปที่ได้ไม่เหมือนกัน)

เก็บข้อมูลเป็น Plane XY หนึ่ง shot คือหนึ่งภาพ

ข้อดีคือ สแกนเร็ว และ ได้ข้อมูลความละเอียดหวังผลได้

ข้อเสียคือ ไม่สามารถสแกนหรือสแกนได้คุณภาพไม่ดี ใน วัตถุสีทีบแสง(ไม่สะท้อนแสง), วัตถุมันวาว(สะท้อนแสงมากเกินจนกระเจิง), วัตถุใสทะลุ(กล้องไม่สามารถเก็บค่าแสงที่สะท้อนออกมาได้) อย่างไรก็ตามสามารถแก้ปัญหานี้โดยการเตรียมผิวชิ้นงาน เตรียมสภาพแวดล้อมการสแกนก่อน

Laser ใช้เลเซอร์เป็นแหล่งแสง เลเซอร์อาจจะมีสีแดง หรือ สีน้ำเงินก็ได้ ข้อดีของแสงเลเซอร์คือ มีความเข้มของแสงมากกว่าที่ฉายจากโปรเจคเตอร์หรือจากLED มากๆ ดังนั้นสามารถลองรับวัสดุที่หลากหลายกว่า วัสดุสีเข้ม หรือวัสดุที่มันวาวสะท้อนแสง

เก็บข้อมูลเป็นเส้น Line หนี่ง frame เอาเส้นมาต่อๆกันเป็นไฟล์ 3มิติ

ข้อดี แสงมีความเข้มแสงมากกว่า รอบรับการสแกนหลายพื้นผิว ไม่ว่าจะเป็นวัสดุที่มีสีเข้ม สีดำ, ผิวโลหะ ผิวมันวาว Chrome, สแกนในพื้นที่แจ้ง

ข้อเสีย ของระบบนี้เลย คือต้องติด Marker เนื่องจากการสแกนไม่ได้เก็บข้อมูลเป็นระนาบ แต่เก็บเป็นเส้น Software ไม่สามารถต่อไฟล์ 3มิติ เข้าด้วยกันได้ ต้องใช้ Marker เป็นตัวอ้างอิง การติด Marker หลักๆคือเสียเวลา (ไม่ต้องเสียเวลาเตรียมผิวชิ้นงาน แต่เสียเวลาติด Marker แทน) และ อีกข้อคือถ้าเป็นเครื่องสแกนเนอร์แบบ Laser ล้วนๆ จะเก็บภาพสีไม่ได้ แต่ปัจจุบันรุ่นใหม่ๆมีกล้องเก็บสีเพิ่มเข้ามาด้วย

ตัวอย่างเครื่องมือที่ใช้ในการแสกน

Arm 3D Scanner Scanner เป็นระบบที่ใช้กันมานานแล้ว นิยมใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์ โดยมาก Arm จะติด Probe หรือ Laser Scan เข้ามาด้วย โดยหากเป็น Probe ก็จะวัดจุดที่ Probe ไปแตะ ดูเป็นจุดๆไป แต่หากเป็นหัว Laser Scanner ที่ติดบน Arm อันนี้จะสามารถแสกนออกมาเป็นไฟล์ 3มิติ ได้เลย ไม่ต้องติด Marker เนื่องจาก Software รู้ตำแหน่งจุดของหัวสแกนเนอร์จาก Motor Servo ที่อยู่บน Arm (Laser Scanner ที่ไม่ติดบน Arm จะไม่รู้ตำแหน่ง จึงให้ Marker ช่วยระบุตำแหน่ง) เก็บข้อมูลเป็นจุด Coordinate กรณีเป็น Probe และเก็บเป็นเส้นเลเซอร์ กรณีเป็นหัว Laser Scanner

ข้อดี เป็นระบบที่มีความแม่นยำสูงมาก เนื่องจากระบุตำแหน่งโดยใช้มอเตอร์ Servo ที่ข้อต่อแต่ละอัน และสามารถเคลื่อนที่ได้ สามารถนำไปวัดนอกสถานที่ได้

ข้อเสีย มีข้อจำกัดในพื้นที่การสแกน ต้องสแกนในระยะที่ Arm ไปถึง ( ถ้าจุดที่ไปไม่ถึง สามารถแบ่งจุดในการแสกนได้)
Brand ที่มีอยู่ในท้องตลาด Hexagon

หากต้องการศึกษาข้อมูลสินค้าหรือบริการเพิ่มเติมสามารถติดต่อได้ที่

Website : https://www.jtechmachinery.com
Tel: (66)-2-187-0963
Fax: (66) 2-187-0961
Mobile: 092-7546382
Facebook: J TECH Machinery CO.,LTD
Line: @j-tech
E-mail : Info@jtechmachinery.com