SKANERY 3D W KAMIENIARSTWIE
Tworzenie nowych wzorów, wymyślanie niepowtarzalnych koncepcji czy zwykłe odtwarzanie istniejących już obiektów to proces złożony i czasochłonny. Można go jednak przenieść na wyższy poziom zaawansowania i możliwości, wykorzystując kompleksowe rozwiązanie: od skanowania 3D, przez systemy CAD/CAM i obróbkę CAM po wizualizację procesu, symulację i programowanie maszyn do kamienia.
Prezentowany artykuł przybliża zagadnienia związane ze skanowaniem 3D. W kolejnych wydaniach specjaliści z firmy 3D MASTER omówią inne zdobycze nowych technologii.
Skanery 3D to urządzenia pozwalające odwzorować z bardzo dużą dokładnością kształt i kolor obiektów przestrzennych. Używane są przede wszystkim w przemyśle (m.in. w kamieniarstwie), gdzie usprawniają proces inżynierii odwrotnej. Z powodzeniem znajdują zastosowanie także w medycynie, multimediach, muzealnictwie i archeologii.
Najpopularniejszym wykorzystaniem skanerów 3D w kamieniarstwie jest produkcja pomników i rzeźb. Należy bowiem wyróżnić dwa przypadki. Przy tworzeniu nowej koncepcji można skorzystać z programów do projektowania CAD lub też manualnie przygotować prototyp rzeźby w łatwym do modelowania materiale, np. w glinie (szybko i tanio). Przeniesienie istniejącego już obiektu do komputera wymaga tzw. digitalizacji – skanowania 3D. Po zeskanowaniu mamy reprezentację cyfrową obiektu, analogiczną jak w przypadku modelowania CAD. Na tej podstawie mogą być tworzone programy obróbkowe na maszyny CNC. Znacznie prostsze jest też wprowadzanie zmian (skalowanie, dodawanie i usuwanie elementów). Co więcej, skanować można również ludzi (twarze, popiersia i całe postacie).
W zakresie konserwacji zabytków bezdotykowe pomiary z użyciem technologii bezpiecznego światła strukturalnego pozwalają sporządzić dokumentację niezbędną przy rekonstrukcji uszkodzonych pomników, rzeźb, płaskorzeźb czy elementów elewacji.
Idealne do zastosowania w branży kamieniarskiej wydają się ręczne skanery 3D oparte na technologii światła białego, które pozwalają operatorowi bardzo szybko i dokładnie skanować obiekty, odwzorowując nawet skomplikowane kształty w trudno dostępnych miejscach. Zasilanie z baterii daje możliwość pracy w terenie. Dzięki tej technologii w kilka minut powstaje komputerowy model 3D obiektu, do wykorzystania na wiele sposobów. Można na przykład komputerowo rzeźbić w programach graficznych, drukować na drukarce 3D, prezentować jako wizualizację 3D na stronie internetowej lub w produkcji multimedialnej, czy wreszcie za pomocą systemów CAD/CAM programować obróbkę na maszyny CNC i produkować kopię.
PRZEBIEG PROCESU DIGITALIZACJI
Przebieg procesu digitalizacji przedstawiony będzie na przykładzie skanowania 3D rzeźbionej kopii popiersia Dawida o wysokości 0,3 metra z użyciem ręcznego skanera, pracującego w technologii światła strukturalnego niebieskiego (dokładność do 0,05 mm, rejestracja tekstury).
W trakcie pojedynczej sekwencji skanowania skanery stacjonarne muszą być nieruchome, nie może się też poruszać obiekt. W przypadku ręcznych skanerów możliwy jest dowolny względny ruch skanera i obiektu, przez co proces jest znacznie szybszy i prostszy. W czasie rzeczywistym na ekranie komputera od razu budowany jest model 3D, a operator na bieżąco śledzi wyniki swojej pracy i całkowicie ją kontroluje (rys. 1). W jednej sesji skanowania można uzyskać kompletny model 3D całej figury. Jeżeli jednak dostęp do obiektu jest utrudniony, obiekt jest bardzo duży lub występują inne okoliczności uniemożliwiające zeskanowanie obiektu w jednym przejściu, bez problemu można wykonać część pomiaru, przerwać go i zeskanować kolejne, brakujące fragmenty.