3D Tarama Nedir? 

 

3D Lazer 3D taramanın temelleri ve daha fazlası

 

Şimdiye kadar, herkes dijital bir dosyadan fiziksel bir nesne oluşturan 3D baskıyı duymuştur. İlk etapta dijital dosyaları nasıl elde ederiz? Bunun bir yolu elbette 3D taramadır. Üç boyutlu taramanın bu teknoloji sayesinde süper havalı lazerler kullanma avantajına sahip olması dışında, 3D baskının tersi gibidir diyebiliriz.

Bir nesneyi üç boyutlu olarak taradığınızda, bilgisayarınızda bir nesnenin fiziksel boyutlarının dijital bir kopyasını oluşturursunuz. Bunu yapmanın birçok farklı yolu vardır, ancak işlemin genellikle 3 adımı vardır:

 

1. Bir nesnenin etrafında farklı açılardan çekilen fotoğraflar ile üç boyutlu tarama.
   
   

2. Bir sensör yardımıyla (tarayıcımız lazer ışığı kullanır), kameranın gördüğü nesnenin yüzeyindeki noktalara olan mesafeyi ölçerek.
   
   

3. Fotoğraflar arasındaki noktaları üçgenleştirerek oluşturan üç boyutlu geometri elde edilmesi.

 

3D tarama esasen ilave edilmiş üç boyutlu ölçümlerin dışında, iki boyutlu bir resmi taramak gibidir. Fotoğraflar ve derinlik ölçümlerinden hesaplanan her üç boyutlu nokta ekranda ayrı ayrı görünür. Hepsi birlikte nesnenin bir nokta bulutunu oluştururlar. Bir üç boyutlu taramayı yakınlaştırdığımızda, aşağıdaki gibi noktalara ayrıldığını görebiliriz.

 

Tarama sırasında çekilen fotoğraflar nokta bulutuna rengini verir ve bir doku olarak örgülü şekilde bir üç boyutlu taramanın etrafına sarılmış olarak oluşur. Nesnenin geometrisinin yakalanması ve bir doku oluşturulması ayrı ayrı yapılır. Üç boyutlu taranmış nesnenin yapısını basitleştirecek olursak 3D (üç boyutlu) geometri vücut gibi, doku ise kıyafet gibi davranır.

 

3D Tarayıcı geometri temelleri

 

Bir üç boyutlu nokta bulutu oluşturulduktan sonra çoğu zaman kullanışlı değildir. Biraz matematik sihri ile nokta bulutları, 3D baskı, prototip oluşturma veya yaratıcı dijital projeler için 3D (üç boyutlu) modellere dönüştürülebilir. Bu beş basit terim, yeni başlayanların nüansları anlamasına yardımcı olabilir.

• Köşeler
  Köşeler bir konumdur. Renk, normal vektör ve doku koordinatları gibi ek bilgileri içerir.
  

  *Köşeler
  
  

• Kenarlar
  İki köşe arasındaki bir bağlantı (yani bir çizgi) bir kenardır.
   
  *Kenarlar
  
  

• Cepheler

Cephe, kapalı bir kenar kümesidir. Üçgen cepheli (üç kenar) veya dörtlü cepheli (dört kenar) olarak kategorize edilebilir.
          
            *Cepheler

• Çokgenler

Tüm yüzeylerin koleksiyonu tek bir geometrik düzlemde çıkarsa, bu tek yüzey topluluğu çokgen olarak etiketlenir.

Not: Çokgenler ve yüzeyler, çok kenarlı yüzeyleri destekleyen yazılım platformlarında eşdeğerdir. Ancak, çoğu render sistemi 3 veya 4 taraflı yüzeyleri destekler. Yani çokgenler birden çok yüzey olarak temsil edilir.
          
          *Çokgenler

• Yüzeyler

Yüzeyler, komşu çokgenleri birbirine bağlar. Düzeltme grupları olarak da adlandırılır.

          
          *Yüzeyler

3D model ile ağ oluşturma

 

Bir nokta bulutunun ayrı noktalarından yüzeylerden oluşan su geçirmez katı bir üç boyutlu modeli oluşturabilmek için taramanızı meshlemeniz (ağ örgülemesi) gerekir. Ağ oluşturma, deyim yerindeyse bir nokta bulutunun "noktalarını birleştirir" ve onu bir modele dönüştürür. Ancak, ağ oluşturma sırasında her nokta eşit olarak değerlendirilirse, ortaya çıkan ağ çılgınca karmaşık olabilir.

 

 

Bu kadar fazla ayrıntıyı korumak harika olsa da, bu düzeyde karmaşıklığa sahip bir dosyanın yüklenmesi ve üzerinde çalışılması bilgisayar sistem gereksinimlerine bağlı olarak çok yavaş olabilir. Neyse ki, ağınızın (mesh) uygun kenarlarını ve köşelerini oluştururken bazı noktaların önceliğini kaldıracak şekilde oluşturmayı seçebilirsiniz, bu da daha düşük ayrıntı düzeyine sahip daha basit bir ağ (mesh) ile sonuçlanır.

 

Yeterli ayrıntı ile bilgisayarınızın işlem gücüne bağlı olarak noktalar arasındaki çizginin nereye çekileceği kişisel tercihlere bağlıdır ve ne taradığınıza bağlı olarak değişebilir. Küçük bir deneyle, sizin için en uygun olanı bulacaksınız. Model olan figürümüz için karar verdiğimiz bu kadar ayrıntı yeterli oldu diye düşünüyoruz.

 

3D modeller için dosya biçimleri

Ham bir 3D tarama dosyası, her biri kendine özgü niteliklere sahip ve genellikle belirli bir amaç göz önünde bulundurularak farklı formatlarda kaydedilebilir veya dışa aktarılabilir.

En temel nokta bulutu formatı olan XYZ, noktaları X, Y ve Z eksenleri ile bir koordinat sistemi üzerinde depolar. XYZ dosyaları çoğu CAD (Computer Aided Design) modelleme programı ile uyumludur, ancak renk bilgilerini kaydetmez. PLY (Polygon File Format) ise başka bir nokta bulutu formatıdır ve ayrıca renk ve şeffaflık bilgilerini depolayabilir (bazen  Stanford Triangle Format olarak adlandırılır).
Bazı dosya formatları ağları (mesh) kaydeder ve dışa aktarır. En yaygın olanlardan biri, doku yetenekleri nedeniyle 3D bilgisayar grafikleri CGI (Computer Generated Imagery) için kullanışlı bir dosya formatı olan OBJ'dir. OBJ'leri yazdırabilen ve doku ve rengi yeniden üretebilen birkaç 3D yazıcı bile vardır. Bununla birlikte, 3D baskı için daha popüler olan, STL (stereolithography) dosya formatıdır. Bu format, her biri belirlenmiş bir iç ve dış yüze sahip üçgen tabanlı yüzeylerle sınırlıdır. Üç boyutlu yazdırılmadan önce, bir STL dosyası, tüm normallerin dışa baktığı ve yüzeyin deliksiz, sürekli olduğu bir watertight mesh olmalıdır.

 

Tarama ekipmanları

Bir gün akıllı telefonlarda kaydedilmiş basit videolardan 3D modeller oluşturabileceğiz. 3D tarama dünyasında inanılmaz şeyler oluyor; örneğin, akıllı telefon uygulamalarıyla lazer tarama teknolojisini bir araya getiren adımlar atıldı.

Ancak çoğunlukla, 3D tarama özel ekipman gerektirir. Evde kullanıma yönelik tarayıcılar genellikle yaklaşık bir ayakkabı kutusu boyutundadır ve birkaç yüz dolar ile birkaç yüz bin dolar arasında değişen bir fiyat aralığında fiyatlandırılır. Masaüstü 3D tarayıcı ürünlerle tarama, tipik olarak birkaç santimetre ile 30 cm yüksekliğindeki belirli boyuttaki nesnelerle sınırlıdır. Daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, uygun fiyatlı masaüstü tarayıcılarla ilgili blog gönderimize veya kendi Matter and Form V2 masaüstü 3D tarayıcımıza göz atabilirsiniz.

https://store.metatechtr.com/matter-and-form-v2-quickscan-3d-scanner-mfs1v2

3D taramalar ne kadar ayrıntılı?

 3D tarayıcılar belirli bir doğruluk düzeyi iddia ederler, ancak bu doğruluğun tutarlılığı, tarama işlemi sırasında nesneler ve farklı ortam koşulları arasında değişebilir. Nesnenin yüzeyindeki materyalin ışığı yansıtma şiddeti, ortamdaki ışığın lümen şiddeti gibi birçok dış etmen üç boyutlu tarama sonuçlarını doğrudan etkiler. 3D tarama, büyük ölçüde fotoğraflara ve lazer ışığına dayandığından, parlak, güneşli bir ortam, bir tarama sırasında yakalanan ayrıntı ve doğruluğu tehlikeye atabilir.

Bununla birlikte;  3D tarayıcıların en yaygın kullanımlarından örnek verecek olursak, diş hekimleri tarafından diş kalıplarından tutucular ve diğer ağız cihazları oluşturmak için ve adli tıp ekipleri tarafından toplanan kanıtları arşivlemek ve analiz etmek için kullanılır. Birçok endüstriyel alanda reverse engineering uygulamalarında ve ön prototipleme çözümlerinde yaygın kullanım alanları mevcuttur.