Scansione 3D: come si realizza veramente? Parte 2

Nell’articolo precedente, abbiamo parlato della Scansione 3D di oggetti molto piccoli per la Gioielleria, oggi vedremo come acquisire parti di medie dimensioni.

Prototek, centro stampa 3D utilizza diversi Scanner professionali, a seconda della dimensione dell’oggetto da acquisire, questa scelta è ovviamente obbligata da motivazioni puramente tecniche, e vi spiego il perché.

I sistemi da noi utilizzati si basano sulla combinazione di luce strutturata, sensori e telecamere stereoscopiche dedicate. Tuttavia, l’uso di questa tecnologia, è vincolato dalla focale delle telecamere installate.

Le ottiche sono a campo fisso (senza zoom): questo significa che il produttore, decidendo il campo visivo da usare nel proprio Scanner, ne decide di fatto il suo range operativo.

Il Jscan, utilizzato qualche giorno fa, ha un campo visivo molto stretto (tra l’oggetto e l’ottica ci sono circa 15 cm di spazio). Il suo limite dimensionale per oggetto è di circa 10 cm ma la sua focale è studiata proprio per ottenere il dettaglio massimo da parti molto piccole.

Aumentando la dimensione dell’oggetto da acquisire, ed incrementando di fatto la distanza tra esso e lo scanner 3D, un proiettore non è più sufficiente per svolgere questo lavoro. In questo caso, la luce viene emessa sotto forma di flash pulsanti; così facendo, essa risulta essere molto più efficace sulle medie distanze.

Fatte le dovute premesse, vi descrivo l’attrezzatura che andrò ad usare oggi. Lo scanner 3D utilizzato è Artec Spider.

Per i non addetti, Artec è tra i più famosi produttori di Scanner 3D al mondo, con sede principale in Lussemburgo, oltre ad essere presente negli Stati Uniti ed in Russia; si è affermata fin dalla sua nascita (circa 10 anni fa) come Leader globale degli Scanner impugnabili.

Lo Spider è uno Scanner 3D Professionale che vanta una risoluzione 3D di 0,1 mm, un’accuratezza punto-punto di 0,05 mm, ed una distanza operativa rispetto all’oggetto che varia da 170 mm a 350 mm. Accuratezza 3D dello 0,03% su 1000 mm: assolutamente preciso.

La fonte di luce è composta da un bulbo LED di colore blu che lavora in abbinamento ad una serie di flash, i quali di fatto aumentano la copertura sulla distanza della luce strutturata. Questo dispositivo inoltre è in grado di acquisire anche i colori: in questo modo posso aggiungere il realismo che serve per rappresentare in tutto e per tutto il modello originale.

Lo Spider è un dispositivo molto compatto, e vi assicuro anche leggero (a tutto beneficio dell’utilizzatore).

Dal momento dell’accensione, diviene pronto in circa 20 minuti: questo tempo è dedicato al “Warming”, una fase di riscaldamento fondamentale, per poter garantire un risultato preciso, e metrologicamente corretto.

Insieme allo scanner 3D Spider, utilizzerò anche Artec Studio, il Software di riferimento per l’editing avanzato dell’acquisizione, proposto in abbinamento ai dispositivi Artec.

Come oggetto di esempio, utilizzerò una creazione di un nostro “piccolo ospite”.

La simpatica casetta che vedete in foto nasce come disegno colorato di un bambino, successivamente realizzato in 3D dai nostri Progettisti, ed infine stampato sulla Projet 660 PRO. Questa stampante tridimensionale di 3D Systems lavora con una polvere di gesso che viene indurita e colorata strato dopo strato. Il risultato è un modello 3D fisico in Full Color utilizzabile per presentazioni di prodotti, gadget, o come semplice idea regalo. E’ la stampante 3D di riferimento per questo tipo di lavori, e non solo: la utilizziamo anche per realizzare le statuette raffiguranti le persone (Selfie 3D).

A tal proposito, vi anticipo che nel prossimo articolo, che riguarderà la Scansione 3D di oggetti grandi, vedremo proprio l’acquisizione di una persona fisica (oviamente in full color) e la successiva stampa della statuetta in scala.

Dovendo operare a “mano libera” sarà necessario inquadrare l’oggetto ed iniziare ad acquisire girandoci attorno: in questo modo otterrò varie inquadrature da tutte le angolazioni.

A seguire alcune immagini catturate durante questa fase.

Vi propongo anche un breve video nel quale vedrete una delle fasi di acquisizione in tempo reale. Da notare, sul monitor del Notebook, la geometria della casetta che si comincia a formare con i relativi colori. E’ anche visibile, nella parte frontale bassa dello Scanner, il bulbo LED blu in azione contornato dai flash.

Qui potete vedere la prima porzione della nostra casetta.

Artec Studio possiede numerosi comandi ed opzioni. Essi permettono di elaborare qualsiasi aspetto della nostra Scansione 3D, partendo dalla Nuvola di Punti, all’allineamento delle varie parti, sino alla fusione degli stessi in una sola entità. Non mancano naturalmente gli strumenti necessari per l’editing della Texture e per le Misurazioni.

In queste immagini, vediamo la fase di allineamento di 2 parti diverse della casetta:

Terminata la fase di allineamento, unisco tutte le parti per ottenere un oggetto unico:

Successivamente, con l’applicazione definitiva delle texture, ottengo la casetta perfettamente colorata come l’originale.

Concluse tutte le operazioni di elaborazione, non mi resta che salvare il mio 3D. Lavorando in combinazione con le Texture, i file in uscita non si limitano solo alla Mesh STL.

A questo punto, possiamo andare in stampa e produrre fisicamente il nostro oggetto.

La combinazione di geometria e colori garantisce un realismo unico, ma non dimenticate che lo Scanner 3D è in primis uno strumento di alta precisione che garantisce rilevazioni accuratissime.

I campi di applicazione, così come i settori di utilizzo, sono parecchi: la replicazione di componenti per Automotive e Auto Storiche (sia per quanto riguarda la Meccanica che il Design), la digitalizzazione di stampi di produzione per i settori Industriali, la comparazione metrologica nei settori ad Alta Tecnologia, ed ovunque sia necessario ottenere il 3D esatto di un componente.

La Scansione 3D opera con successo anche nel settore Medico-Scientifico, così come da tempo in Architettura, nelle Belle Arti e nella Conservazione dei Beni Culturali.

A tal proposito, se volete approfondire quest’ultimo punto, vi rimando a questo articolo che parla della Scansione della Porta Sud del Battistero di Firenze commissionata a Prototek dalla Galleria Frilli, e la successiva Stampa in 3D delle parti tramite sistema SLS per il progetto di Restauro.