Wie funktioniert 3D-Scanner?

Was sind berührungsbasierte, taktile Contact Scanner? Contact 3D-Scanner: Berührungsbasierte, taktile 3D-Scanner sind genau, aber teuer und umständlich und nichts für den Privatgebrauch. Vorteile undNachteile.Dokumente kann inzwischen fast jeder mit dem Flachbettscanner einscannen, das heißt in eine digitale zweidimensionale Abbildung verwandeln. Nicht nur in der Industrie oder für Computergames wird aber die 3D-Grafik und mit ihr das 3D-Scannen immer wichtiger. Damit werden dreidimensionale Körper, von Würfeln über Skulpturen bis zu ganzen Menschen digitalisiert.

Es gibt verschiedene Methoden der 3D-Datenerfassung. Unterschieden werden berührungsbasierte und berührungslose 3D-Scanner-Typen; häufig werden dafür die englischen Bezeichnungen contact/non-contact verwendet.

Berührungsbasierte 3D-Scanner: Verfahren

Berührungsbasierte oder taktile Scanner haben Kontakt zum zu erfassenden Objekt, das heißt sie tasten das Objekt tatsächlich ab. Der Sensor muss also das Objekt berühren. Das kann automatisch passieren oder – so wie in den Frühzeiten des Scannens – per Hand. Das manuelle Vorgehen per Contact-3D-Scanner ist auch heute noch notwendig, wenn die Oberflächen kompliziert sind, zum Beispiel ungleichmäßig verwinkelt. Als Hilfsinstrumente beim Scannen dienen meist flexible Scanner-Arme, die mit einem Tastkopf einzelne Punkte des Objekts anfahren. Es gibt die verschiedensten taktilen Verfahren: Das so genannte mechanische Coordinate Measuring Machine Verfahren zeichnet mit Hilfe einer Messprüfspitze Punktkoordinaten auf. Mechanical Probe 3D-Scanner tasten den Gegenstand maschinell, automatisch ab und benötigen Dauerkontakt mit der Objektoberfläche.

Vorteile von berührungsbasierten Scannern

Hauptsächlicher Vorteil der berührungsbasierten Erfassungssysteme ist ihre hohe Messgenauigkeit, die ihnen in der industriellen Qualitäts- und Fertigungskontrolle eine besondere Bedeutung gibt. Die oben erwähnten Mechanical Probe 3D-Scanner zeigen ihre Stärken (im Unterschied zu Laser-Scannern) bei transparenten oder reflektierenden Oberflächen. Besonders für einfach strukturierte Oberflächen, bei denen nur wenige Erfassungspunkte benötigt werden, sind die berührungsbasierten Scanner ideal. Sie erreichen zudem auch Bereiche, zu denen keine Sichtverbindung besteht (das ist die Voraussetzung bei optischen Systemen).

Nachteile von berührungsbasierten Scannern

Es gibt gravierende Nachteile der berührungsbasierten Verfahren: Zum einen kann der Gegenstand beim Scannen beschädigt werden, wenn er leicht deformierbar oder weich ist. Deformierbarkeit oder weiche Oberflächen sind naturgemäß beim Abtasten der berührungsbasierten Scanner problematisch, weil diese Oberflächeneigenschaften die gesammelten Daten verzerren.

Außerdem sind die Anschaffungskosten hoch und die Erfassung ist verglichen mit anderen Methoden langwierig, denn der Scanner-Arm muss ja über das Objekt so bewegt werden, dass bei der eigentlichen Messung Kontakt zur Oberfläche besteht. Ihre geringe Erfassungsgeschwindigkeit ist auch ein Hindernis, wenn lebende Körper digitalisiert werden sollen – Tiere oder Menschen werden nur schwer über Stunden den Scanvorgang bewegungslos (!) aushalten können.

Eine weitere Einschränkung ist, dass Größe und Auflösung der gescannten Objekte durch den Durchmesser des Scan- bzw. Sondenkopfes beschränkt ist. Die Abbildung komplizierter, verwinkelter oder gebogener Oberflächen setzt einen hohen Arbeitsaufwand voraus, denn solche komplexen Objekte müssen langwierig manuell erfasst werden, weil sich meist die Programmierung automatisierter Verfahren dann nicht lohnt.

Fazit: Berührungsbasierte 3D-Scanner sind nur etwas für die Industrie, nicht für den interessierten Laien.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Diese Website verwendet Akismet, um Spam zu reduzieren. Erfahre mehr darüber, wie deine Kommentardaten verarbeitet werden.