Caratteristiche tecniche e ambiti di applicazione dei moderni Scanner 3D
Tutti sanno cos’è uno scanner 2D e come funziona ma quanti conoscono gli scanner 3D? Potremmo dire che sono conosciuti, per la maggior parte, da professionisti del settore e coloro che, per passione o per lavoro, li utilizzano. Eppure, nell’ultimo anno, anche nelle scuole di ogni ordine e grado si è iniziato ad utilizzare questa tecnologia.
Da un punto di vista dello scopo di utilizzo della scansione 3D questa non differisce dall’utilizzo della scansione 2D: serve per acquisire, in modo digitale, la forma dell’oggetto che si sta studiando esattamente come acquisiremmo la “forma” dell’oggetto presente su di un foglio con un normale scanner 2D (l’oggetto in questo caso sarà un testo o un’immagine). Ciò che otteniamo a seguito della scansione potrà essere, poi, modificato e, se si vuole, stampato in 3D.
Come per molti altri ambiti, anche nella scansione 3D esistono tecnologie diverse in base a quello che si vuole ottenere a posteriori: alcuni scanner 3D raccolgono informazioni sia sulla forma che sul colore, altri solamente sulla forma ed altri ancora convertono le informazioni in forme grazie a degli algoritmi ben precisi.
Perché è importante imparare ad utilizzare questa tecnologia?
Insieme a modellazione 3D e 3D printing, la scansione 3D fa parte di tutte quelle tecnologie che si trovano nel mondo del lavoro di oggi e del futuro. Architetti, ingegneri, dentisti, gioiellieri, sviluppatori di videogiochi e di animazioni spesso sfruttano queste tecnologie per utilizzare ciò che già esiste nel mondo reale per ottenere qualcosa di nuovo e innovativo.
Oggi, nel 2022, ed ancor più nel futuro, nessun lavoro potrà prescindere dall’utilizzo della tecnologia sia per la realizzazione di modelli realistici, sia per la realizzazione di prototipi che per prodotti finiti ed i ragazzi sono coloro che andranno a riempire le fila nelle industrie – e non solo – nell’immediato futuro. Riuscire a far apprendere a loro modo dettagliato come si utilizzano questi strumenti e quali tecnologie li alimentano è una delle cose più importanti che la scuola può fare per il loro futuro.
Come funzionano gli scanner 3D?
Esistono diverse tecnologie alla base di una scansione 3D che dipendono dal modo in cui vengono rilevati i dettagli degli oggetti scansionati:
- Triangolazione laser: questa tecnologia proietta un raggio laser su di una superficie andando poi a misurare la deformazione del raggio stesso. Il laser viene lanciato verso l’oggetto, una volta che questo viene colpito, riflette il raggio verso lo scanner che andrà a rilevarlo per mezzo di un sensore, il quale misurerà anche le deformazioni identificando la forma dell’oggetto scansionato. Lo scanner 3D è, quindi, in grado di misurare la deformazione del raggio laser andando poi a triangolarlo con formule trigonometriche rilevando così l’angolo di deviazione che sarà, a sua volta, collegato con la distanza dell’oggetto dallo scanner. Questa tecnologia garantisce un’ottima risoluzione ed accuratezza ad un costo, generalmente, accessibile. Per contro, però, è molto sensibile alla superficie dell’oggetto che si va a scansionare e quindi, per esempio, le superfici molto lucide o quelle trasparenti non verranno rilevate correttamente.
- Luce strutturata: basano la loro tecnologia sempre sulla triangolazione trigonometrica ma con la proiezione di motivi lineari sull’oggetto. Lo scanner va quindi ad esaminare i bordi di ciascuna linea calcolando la distanza dallo scanner alla superficie dell’oggetto. La luce può essere bianca oppure blu con tecnologia DLP (Processazione di Luce Digitale). Questa tecnologia può avere però problemi se c’è un’illuminazione troppo elevata oppure se si deve scansionare un oggetto all’esterno.
- Fotogrammetria: questa tecnologia combina tra loro immagini fotografiche e potenti algoritmi geometrici. Lo scanner analizza diverse fotografie prese da diversi punti di riferimento di un oggetto statico ed è in grado di rilevare quali pixel appartengono allo stesso punto dell’oggetto. All’utente viene richiesto di inserire i parametri della fotocamera utilizzata per scattare le foto (lunghezza focale e distorsione dell’obiettivo).
- Impulsi laser: questa tecnologia misura il tempo che il laser impiega a colpire un oggetto e tornare indietro (questo calcolo è abbastanza semplice poiché la velocità della luce è un dato noto). Ogni misura va a raccogliere i dati relativi solamente ad un punto, di conseguenza, per raccogliere le informazioni su tutto l’oggetto il laser dovrà proiettare il laser a 360° intorno all’oggetto. Per poter fare ciò, solitamente, lo scanner è dotato di uno specchio che va, di volta in volta, a modificare l’orientamento del laser. Il vantaggio principale di questa tecnologia è sicuramente il fatto di poter scansionare anche oggetti molto grandi, ovviamente però questo comporta tempi di scansione lunghi.
Conclusione
Diverse tecnologie, diversi strumenti impiegati eppure strumenti all’avanguardia che consentono di catturare la realtà e digitalizzarla attraverso raggi laser e fasci di luce che fino a qualche decennio fa erano termini quasi per racconti di fantascienza. Pochi istanti di scansione e ciò che si poteva toccare con mano lo si può anche modificare attraverso programmi appositi trasformandolo in qualcos’altro suggerito, magari, dall’immaginazione. Si tende sempre a pensare che la tecnologia e la creatività non possano lavorare insieme per la realizzazione di progetti migliori; eppure, è proprio da questa “collaborazione” che tutto parte.
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