اسکنرهای سه‌بعدی دستی/پرتابل موجود در فروشگاه

مقدمه‌ای بر اسکنرهای سه‌بعدی

اکنون، در سال ۲۰۲۴، در بسیاری از حوزه‌ها از اسکنرهای سه‌بعدی استفاده می‌شود، تولیدکنندگان مختلف اسکنرهای سه‌بعدی روزانه مشغول توسعهٔ نرم‌افزاری و سخت‌افزاری اسکنرهای خود هستند و روزانه نرم‌افزارهای جدیدی را می‌بینیم که توانایی افراد برای کار با مدل‌های سه‌بعدی را افزایش می‌دهند. همهٔ این‌ها نشان‌دهندهٔ دوره‌ای است که اسکنرهای سه‌بعدی در حال پیدا کردن جایگاه خود در بازار تکنولوژی هستند. با این اوصاف، آیا وقت آن رسیده که شما هم به استفاده از اسکنرهای سه‌بعدی در کار خود فکر کنید؟

اسکنر سه‌بعدی چیست؟

به بیان ساده، اسکنر سه‌بعدی دستگاهی است که توانایی تصویربرداری از اجسام سه‌بعدی و تبدیل این تصاویر به یک مدل سه‌بعدی دیجیتالی را دارد. مدل سه‌بعدی استخراج شده توسط اسکنر سه‌بعدی می‌تواند در نرم‌افزارهای مختلفی که قابلیت کار با مدل سه‌بعدی را دارند مدیریت و ویرایش شود.

هدف از تولید مدل سه‌بعدی از یک جسم می‌تواند بسیار متنوع و متفاوت باشد: مثل بررسی ابعادی قطعات، مهندسی معکوس، دندان‌پزشکی، جراحی زیبایی و یا استفاده از مدل سه‌بعدی در یک بازی کامپیوتری!

اسکنرهای سه‌بعدی از تکنولوژی‌های مختلفی برای تصویربرداری، آنالیز و بازتولید مدل‌های سه‌بعدی بهره می‌برند، ولی اشتراک همهٔ آن‌ها در ایجاد یک مدل دیجیتالی دقیق از یک قطعهٔ فیزیکی است.

آیا من نیاز به خرید اسکنر سه‌بعدی دارم؟

به‌طور کلی اگر قصد دارید برای کمتر از ۵ تا ۱۰ بار در ماه قطعه‌ای را اسکن سه‌بعدی کنید،‌ پیشنهاد می‌شود تا به جای خرید اسکنر سه‌بعدی از خدمات اسکن سه‌بعدی استفاده کنید.

اما اگر از آن دسته از افراد و کسب‌وکارها هستید که قصد استفادهٔ روزانه از اسکنر سه‌بعدی را دارید و یا ارسال سوژه‌ها به مراکز خدمات اسکن سه‌بعدی برایتان مقدور نیست (مثلا قصد اسکن سه‌بعدی بدن و چهره افراد را داشته باشید)،‌ خرید اسکنر سه‌بعدی به شما پیشنهاد می‌شود.

البته به این نکته توجه کنید که کارایی و دقت اسکنرهای سه‌بعدی و به تبع آن قیمت آن‌‌ها می‌تواند تفاوت‌های زیادی نسبت به هم داشته باشند. به عنوان نمونه اگر نیاز به اسکن سه‌بعدی سوژه‌ها با دقت بالاتر از ۰.۰۶ میلی‌متر را داشته باشید، باید بودجه‌ای بیشتر از ۵۰۰۰ دلار را برای خرید اسکنر در نظر بگیرید. این در حالی است که برای اسکن سه‌بعدی با دقتی پایین‌تر از ۰.۱ میلی‌متر می‌توانید به خرید اسکنری در حدود ۱۰۰۰ دلار هم فکر کنید.

کاربردهای اسکنر سه‌بعدی

کاربرد اسکن سه‌بعدی در حوزه فنی و مهندسی

کاربرد اسکن سه‌بعدی در حوزه سلامت، درمان و زیبایی

کاربرد اسکن سه‌بعدی در دندان‌پزشکی و دندان‌سازی

دیگر کاربردهای اسکن‌ سه‌بعدی

در هنگام خرید اسکنر سه‌بعدی باید چه فاکتورهایی را در نظر بگیرم؟

سوال‌‌هایی که باید پیش از خرید اسکنر سه‌بعدی به آن‌ها پاسخ دهیم:

  • قرار است که چه چیزهایی را اسکن کنید؟
  • چندبار در روز/هفته/ماه قرار است تا اسکنر سه‌بعدی‌تان استفاده کنید؟
  • ابعادی قطعاتی که قرار است اسکن کنید در چه بازه‌ای قرار دارد؟
  • قرار است قطعات مختلف با اندازه‌های مختلف را اسکن کنید یا اینکه از قطعات مختلفی که اندازه‌های نزدیکی دارند به دفعات اسکن کنید؟
  • جنس سطح قطعاتی که اسکن می‌کنید چیست؟
  • آیا قرار است که اجسام متحرک (مثل موجودات زنده) را اسکن کنید؟
  • قرار است اسکنر را در محیط بسته استفاده کنید یا اینکه در محیط‌های باز هم قصد اسکن دارید؟
  • آیا قصد دارید تا از اسکنر در یک فضای ثابت استفاده کنید یا اینکه سوژه‌های اسکن شما در مناطق مختلفی هستند؟

نکات انتخاب فروشنده حرفه‌ای و خرید مطمئمن اسکنر سه‌بعدی

ابتدا اجازه دهید در مورد معیار اول که همان موجود بودن در بازار ایران توضیح مختصری بدهم. شاید به ذهن شما برسد که حتی با وجود شرایط موجود در ایران (تحریم و هزار و یک مشکل دیگر)، امکان خرید و وارد کردن هر نوع اسکنر حرفه‌ای که در بازارهای جهانی موجود است در ایران نیز وجود دارد. این نکته کاملا درست است. خصوصا در مورد شرکت‌های بزرگ و یا شرکت‌های که دستی بر آتش واردات دارند بسیار ساده است که اسکنر سه‌بعدی مد نظر خودشان را بدون محدودیت در انتخاب، از خارج از کشور خریداری و وارد کشور کنند. ولی به چند دلیل خرید اسکنر سه‌بعدی و به خصوص اسکنر سه‌بعدی صنعتی و حرفه‌ای از شرکت‌های متخصص در این حوزه بهترین انتخاب است. در ادامه به دلایل اشاره کردیم.

با توجه به تجربه و حجم خرید این شرکت‌ها از کمپانی‌های سازنده اسکنر سه‌بعدی، قیمت تمام‌شده‌ی خرید از این شرکت‌ها در بیشتر موارد از طی مسیر مستقیم واردات ارزان‌تر خواهد شد.

بسیاری از شرکت‌های معتبر فروشنده‌ی اسکنرهای سه‌بعدی حرفه‌ای و صنعتی، دارای بخش ارائه‌ی خدمات اسکن سه‌بعدی نیز هستند که در آن از اسکنرهای مشابه استفاده می‌کنند. به همین خاطر برای شما این امکان به وجود می‌آید تا پیش از خرید اسکنر سه‌بعدی حرفه‌ای، با مراجعه‌ی حضوری به کارگاه این شرکت‌ها، با اسکنر مورد نظر خود کار کنید و حتی چند قطعه را هم با همان دستگاه، اسکن سه‌بعدی کنید و در صورت رضایت از نتیجه‌ی کار اقدام به خرید همان مدل از اسکنر (یا مدل مشابه) کنید.

واضح است که استفاده از اسکنرهایی که برای مقاصد صنعتی و حرفه‌ای طراحی شده‌اند همچون دیگر دستگاه‌های حرفه‌ای نیاز به آموزش دارد. راه‌اندازی، کالیبراسیون، قلق‌گیری و نکات تجربی بسیاری وجود دارد که نیاز است تا یک اپراتور اسکنر سه‌بعدی از آن‌ها آگاه باشد. طی کردن همه‌ی این مراحل از ابتدا، دستِ کمی از اختراع دوباره‌ی چرخ ندارد!

به همین خاطر، اغلب شرکت‌های معتبر فروش اسکنرهای سه‌بعدی حرفه‌ای در ایران به طور رایگان این آموزش را در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهند.

تصور کنید که اقدام به خرید و واردات یک دستگاه صنعتی ۱۰۰، ۲۰۰ و یا ۵۰۰ میلیونی کرده‌اید و پس از ۶ ماه با خرابی آن مواجه شده‌اید. هرچند که این اتفاق به‌ندرت پیش می‌آید. ولی اولین سوالی که پیش می‌آید این است که چگونه از گارانتی این محصول استفاده کنم!

از طرف دیگری استفاده از گارانتی این محصولات نیازمند ارسال آن‌ها به کشورهایی همچون چین، آلمان و آمریکا است که پروسه‌ای زمان‌بر و هزینه‌بر دارد. شرکت‌های حرفه‌ای واردکننده و فروشنده‌ی اسکنرهای صنعتی در مواردی که خرابی اسکنر اساسی نباشد، می‌توانند در تعمیر فوری آن به شما کمک کنند.

برای مقایسه و تشخیص مناسب‌ترین اسکنر سه‌بعدی صنعتی به طور کلی از ۳ روش می‌توان استفاده کرد.

روش اول این است که به مطالعه‌ی ویژگی‌های فنی هر کدام از این دستگاه‌ها بپردازید و سپس متناسب با دانش فنی و نیاز خود اقدام به مقایسه‌ی آن‌ها کنید.

روش دوم این است که مقالات موجود در وبسایت‌های تخصصی خارجی و داخلی که اقدام به مقایسه‌ی اسکنرهای سه‌بعدی کرده‌اند را مطالعه کنید.

روش سوم هم مشورت با متخصصان این حوزه است.

> مشکل روش اول در این است که بسیار از افرادی که قصد خرید اسکنر سه‌بعدی را دارند، از دانش فنی کافی در این حوزه برخودار نیستند. از طرفی اغلب اطلاعاتی که از اسکنرهای سه‌بعدی در وبسایت‌های معرفی محصول موجود است محدود به دیتاهای نامی و کاتالوگی شرکت سازنده‌ی اسکنر است.

>> مشکل روش دوم در این است که اغلب مجله‌های آنلاینی که به مقایسه‌ی اسکنرها می‌پردازند هم تنها از اطلاعات نامی استفاده می‌کنند. حتی مجله‌هایی قدرتمندی همچون All3DP هم که در تهیه‌ی اینگونه از لیست‌ها مدعی نظرسنجی از کارشناسان هستند، تنها برای برندهای معروف از اطلاعات تجربی و عملی استفاده می‌کنند. از طرف دیگر بسیاری از این لیست‌ها دارای اسپانسر هستند (که این اسپانسرها خود شرکت‌های سازنده‌ی اسکنر سه‌بعدی هستند) و همین موضوع اعتمادپذیری این رده‌بندی‌ها را کم می‌کند.

>>> مشکل روش سوم هم در این است که تنوع محصول فروشندگان داخلی اسکنرهای سه‌بعدی کم است. با یادآوری مثل قدیمی «هیچ ماست‌بندی نمی‌گوید که: ماست من ترش است» می‌توان به این نتیجه‌ رسید که نظرات این کارشناسان هم می‌تواند عمدا و یا سهوا دچار مصادره به مطلوب شود. به همین خاطر نظرات و مقالات مرتبط با این دسته از افراد و شرکت‌ها هم (همچون همین مقاله‌ای که در حال مطالعه‌ی آن هستید!) نمی‌تواند به طور کامل قابل اعتماد باشد.

و اما راه حل چیست؟

بهترین روش برای پیدا کردن مناسب‌ترین اسکنر سه‌بعدی صنعتی و حرفه‌ای استفاده از هر سه روش بالا و به طور همزمان است.

یک نکته‌ی مهم را فراموش نکنید. هیچکدام از شرکت‌های واردکننده و فروشنده‌ی اسکنر سه‌بعدی در ایران با شرکت‌های تولیدکننده‌ی آن‌ها عقد اخوت نبسته‌اند! با توجه به اینکه این صنعت یک حوزه‌ی خاص و از جنس B2B است، واردکنندگان و فروشندگان اسکنرهای سه‌بعدی صنعتی این ریسک را نمی‌کنند تا برای اندکی حاشیه‌ی سود بالاتر، محصولی بدون اسم و رسم را بفروشند. به همین خاطر اغلب فروشندگان اسکنرهای سه‌بعدی حرفه‌ای، پیش از آن که اقدام به واردات و فروش آن کنند، با وسواسی چند برابر و از نگاه یک متخصص اقدام به انتخاب مدل‌های اسکنر می‌کنند. پس، شرایط بازار این حوزه را با بازارهایی همچون پوشاک و حتی لوازم جانبی موبایل اشتباه نگیرید. اغلب اسکنرهای سه‌بعدی وارداتی در ایران از شاخص‌ترین برندهای جهانی و پرطرفدارترین مدل‌های روز دنیا هستند.

تعریف ویژگی‌ها و اصطلاحات مهم برای اسکنرهای سه‌بعدی

دقت یک اسکنر سه‌بعدی شاخصی است که میزان نزدیکی مدل سه‌بعدی با قطعه‌ی اصلی را بیان می‌کند.

به عبارت دیگر دقت یک اسکنر سه‌بعدی بیان می‌کند که:

فایل دیجیتال تولید شده توسط اسکنر سه‌بعدی چقدر با ابعاد واقعی انطباق دارد.

دقت اسکنرهای سه‌بعدی معمول در بازه‌ی ۰.۱ تا ۰.۰۱ میلی‌متر متغیر است.

پس ابتدا اگر قصد خرید اسکنر سه‌بعدی دارید ابتدا از خود بپرسید که اسکنری که قصد خرید آن را دارید تا حد باید دقیق باشد؟

مقایسه «دقت» و «دقت حجمی»

وقتی از عبارت دقت (Accuracy) استفاده می‌شود منظور دقت در یک شات (عکس دو بعدی) از اسکن است.

از طرف دیگر دقت حجمی (Volumetric Accuracy) به دقت فایل نهایی سه‌بعدی که پس از ادغام تصاویر دو بعدی از سوژه به دست می‌آید اشاره دارد.

در اسکنرهای سه‌بعدی به کوچکترین فاصله‌ی ممکن بین نقاط ابر نقاط رزولوشن می‌گوییم.

هرچه رزولوشن بالاتر باشد،‌ حجم فایل مدل و همچنین زمان پردازش مدل بیشتر می‌شود.

رزولوشن بیان می‌کند که هر اسکنر تا چه حد می‌تواند جزئیات سطح سوژه را در هر شات ثبت کند.

دو نوع رزولوشن در اسکنرهای سه‌بعدی تعریف می‌شود:

  • رزولوشن اندازه‌گیری
  • رزولوشن ابر نقاط

رزولوشن ابر نقاط بیانگر رزولوشن خروجی یک اسکنر سه‌بعدی است. البته در بعضی از منابع از «رزولوشن مش‌ها» به عنوان رزولوشن خروجی یک اسکنر نام می‌برند که تفاوت چندانی در تصمیم‌گیری‌ برای خرید اسکنر سه‌بعدی ایجاد نمی‌کند.

معمولا رزولوشن یک اسکنر سه‌بعدی را به یکی از دو حالت زیر بیان می‌کنند:

  • فاصله‌ی نقطه به نقطه (point-to-point distance)
  • تعداد نقاط در هر اسکن (points per scan)

سرعت اسکن سه‌بعدی را می‌توان با شاخص‌های زیر بیان کرد:

تعداد نقاط در ثانیه (points per second)

زمان لازم برای ثبت یک شات (single shot speed)

تعداد فریم‌ها بر ثانیه (frames per second)

این نکته رو در نظر داشته باشید که در حقیقت نرم‌افزار یک اسکنر سه‌بعدی است که به آن قدرت می‌دهد. نرم‌افزار اسکنر باید قدرت پردازش دقیق و سریع مدل‌های کوچک و بزرگ و با رزولوشن‌های مختلف را داشته باشد. نرم‌افزار اسکنر باید به‌طور مداوم به‌روزرسانی شود. یک نسخه‌ی جدید نرم‌افزار اسکنر سه‌بعدی می‌تواند اسکنر را به یک دستگاه جدید تبدیل کند.

دما، نور و رطوبت محیطی که قصد دارید در آن اسکن سه بعدی را انجام دهید، تاثیر زیادی برای کیفیت خروجی اسکن دارد و در نتیجه فاکتور مهمی در انتخاب اسکنر سه بعدی است.

اغلب تولیدکننده‌های اسکنرهای سه‌بعدی دما و رطوبت مطلوب محیط کاری اسکنر را اعلام می‌کنند،‌ ولی یک سری قواعد کلی وجود دارد که با رعایت آن‌ها می‌توانید از کارایی مناسب اسکنر و کیفیت فایل مدل سه بعدی مطمئن شوید.

برای در نظر گرفتن شرایط محیط در خرید اسکنر سه بعدی بهتر است این دو سوال را از خود بپرسید:

  • قرار است در محیط باز اسکن را انجام دهید یا در محیطی بسته؟
  • شرایط دما، رطوبت و نور محیط چگونه است؟.

به مساحت قابل مشاهده توسط اسکنر سه‌بعدی در یک فاصلهٔ خاص از سوژه در یک شات اسکن، میدان دید (Field of View) یا FOV اسکنر سه‌بعدی گفته می‌شود.

این مفهوم کاملا مشابه همان چیزی است که برای چشم ما هم اتفاق می‌افتد و چشم ما به عنوان یک ابزار اپتیک، در هر لحظه توانایی مشاهده یک مساحت مشخص از صحنه را دارد.

در هنگام خرید اسکنر سه‌بعدی باید توجه داشته باشید تا اسکنری را انتخاب کنید که از نظر ابعاد میدان دید با اجسامی که شما قصد دارید تا به‌طور معمول اسکن کنید هماهنگی داشته باشد.

 

مفهوم میدان دید دی اسکنرهای سه بعدی field of view in 3d scanners

دیاگرام بالا میدان دید یک اسکنر سه‌بعدی را نشان می‌دهد. عمق مرکزی فوکوس (Center Depth of Focus) به فاصله‌ای از جسم با اسکنر سه‌بعدی گفته می‌شود که می‌توان به بهترین فوکوس و دقت دست یافت.

پارامتر Z-Near کمترین فاصله و Z-Far بیشترین فاصله‌ای است که یک اسکنر سه‌بعدی توانایی ثبت تصاویر باکیفیت از یک جسم را دارد.

میدان دید اکثر اسکنرهای سه‌بعدی مقداری ثابت است، ولی در بعضی از اسکنرهای سه‌بعدی سنسورها قابلیت جابه‌جایی دارند و به همین دلیل این اسکنرها قابلیت تغییر میدان دید را هم دارند.

 

بررسی چند مفهوم و اصطلاح مرتبط با میدان دید در اسکنرهای سه‌بعدی:

فاصله کاری (Working Distance): فاصلهٔ کاری یک اسکنر سه‌بعدی به‌طور معمول با دو مقدار (مثلا 300mm-800mm) بیان می‌شود و بیان‌کنندهٔ کمترین و بیشترین فاصله‌ای است که یک اسکنر توانایی ثبت تصاویر با کیفیت را دارد.

در بسیاری از منابع از فاصلهٔ کاری اسکنر با عنوان رنج اسکن (Scan Range) هم یاد می‌شود که اشاره به مفهومی مشابه دارد. در تصویر، کمترین رنج اسکن با عبارت Z-Near و بیشترین رنج اسکن با عبارت Z-Far نشان داده شده است.

می‌توان برای فاصله کاری از اصطلاح عمق میدان (Depth of Field) هم استفاده کرد که اشاره به مفهومی مشابهی دارد.

همچنین در برخی از منابع برای کمترین فاصلهٔ کاری اسکنر سه‌بعدی از اصطلاح نزدیک‌ترین فاصلهٔ برداشت یک تصویر (Closest Single Capture Range) و برای بیشترین فاصلهٔ کاری اسکنر سه‌بعدی از اصطلاح دورترین فاصلهٔ برداشت یک تصویر (Furthest Single Capture Range) استفاده می‌شود.

 

بیشترین/کمترین میدان دید (Max/Min FOV): به میدان دیدی که یک اسکنر سه‌بعدی در دورترین/نزدیک‌ترین فاصلهٔ کاری (دورترین/نزدیک‌ترین فاصله‌ای که اسکنر سه‌بعدی می‌تواند از سوژه داشته باشد و همچنان تصاویر با کیفیت ثبت کند) دست پیدا می‌کند، بیشترین/کمترین میدان دید آن اسکنر سه‌بعدی گفته می‌شود.

 

بزرگ‌ترین/کوچک‌ترین حجم اسکن سه‌بعدی (Max/Min Scan Volume): به بزرگ‌ترین/کوچک‌ترین حجمی گفته می‌شود که یک اسکنر سه‌بعدی می‌تواند در یک فرآیند ممتدِ اسکن سه‌بعدی تصویربرداری کند.

از نظر قابلیت جابه‌جایی اسکنرها رو می‌توان به دو دسته‌ی ثابت و پرتابل دسته‌بندی کرد.

اغلب از اسکنرهای پرتابل برای اسکن سه‌بعدی قطعات بزرگ، انسان و به‌طور کلی سوژه‌هایی که دسترسی به همه‌ی سطح آن نیاز به گرداندن دستگاه اسکنر به دور سوژه دارد استفاده می‌شود.

اسکنرهای سه‌بعدی را می‌توان از نظر توانایی ثبت رنگ و بافت به چهار دسته‌ی زیر تقسیم‌بندی کرد:

  • بی‌رنگ > تنها هندسه‌ی سوژه را ثبت می‌کند.
  • سیاه و سفید (مونوکروم)
  • رنگی با کیفیت پایین
  • رنگی با کیفیت بالا

انیمیشن و بازی

پرینت سه بعدی

مهندسی معکوس

سنجش ابعادی

‌رزولوشن

۲

۳

۳

۱

دقت

۵

۴

۲

۱

سرعت

۱

۳

۴

۴

میدان دید

۳

۳

۲

۱

قابلیت جابه‌جایی

۲

۲

۲

۳

وزن و ابعاد

۳

۱

۲

۴

رنگ و بافت

۱

۲

۵

۴

اعداد از ۱ (اهمیت زیاد) تا ۵ (اهمیت کم) نمایش داده می‌شوند.

منبع: Aniwaa

بسیار کوچک (Extra Small)

کوچک (Small)

متوسط (Medium)

بزرگ (Large)

خیلی بزرگ (Extra Large)

چرخدنده ساعت

قطعات و اتصالات الکترونیکی

جواهرآلات

گوش و بینی انسان

کلید و سکه‌ی پول

موبایل

گیربکس خودرو

دست و پای انسان

مجسمه

مبل و صندلی

خودرو

ملخ هواپیما

قایق کوچک

فضای داخل اتاق

ساختمان

هواپیما

کشتی

سوالات مهم و پرتکرار در مورد اسکنر سه‌بعدی

  • کاربرد مورد نظر برای آن اسکنر سه‌بعدی
  • دقت و رزولوشن دستگاه
  • ابعاد قطعه مورد نظر برای اسکن
  • رنگی بودن یا نبودن خروجی
  • قیمت اسکنر سه‌بعدی

قیمت اسکنر سه‌بعدی متناسب می‌تواند از ۵۰ تا چند صد میلیون تومان تغییر کند.

متناسب با کاربرد مورد نظر و هزینه در نظر گرفته شده، بهترین انتخاب می‌تواند متفاوت باشد.

وقتی در اسکنرهای سه‌بعدی صحب از «دقت» می‌شود، منظور دقتی است که در هر شات از اسکن (دقت تصویربرداری دوبعدی) می‌توان به آن دست پیدا کرد.

ولی منظور از دقت حجمی، دقت مدل سه‌بعدی نهایی است که اسکنر سه‌بعدی با تلفیق تصاویر دوبعدی متعدد ارائه می‌دهد.

تکنولوژی VCSEL که مخفف عبارت Vertical Cavity Surface Emitting Laser است یک تکنولوژی جدید برای منابع نور مورد استفاده در اسکنرهای سه‌بعدی است.  VCSEL به دلایل مزایایی که دارد در حال حاضر در حال کنار زدن دیگر منابع نور مورد استفاده در اسکنرهای سه‌بعدی مانند LED و EEL است. از مزایای VCSEL می‌توان به طیف نور محدود، ثبات در دماهای دیگر و به‌صرفگی اقتصادی اشاره کرد.

سبد خرید
برای دیدن نوشته هایی که دنبال آن هستید تایپ کنید.