3d scaner

أنواع ماسحات 3D

ماسح 3D هو أداة تُستخدم لالتقاط العالم المادي وإنشاء نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد. يقوم بذلك عن طريق قياس شكل الجسم وجمع البيانات حول حجمه وشكل ومظهره. تستخدم ماسحات 3D أشعة الليزر أو الكاميرات أو أجهزة الاستشعار الأخرى لأخذ قياسات دقيقة من جميع الزوايا وإنشاء تمثيل ثلاثي الأبعاد مفصل يمكن عرضه والتلاعب به على جهاز كمبيوتر. هناك العديد من أنواع ماسحات 3D ، بما في ذلك:

• ماسحات الضوء المنظم: تقوم هذه الماسحات بإسقاط سلسلة من أنماط الضوء على الجسم المراد مسحه. ثم تلتقط كاميرا الأنماط المشوهة، ويحسب البرنامج الإحداثيات ثلاثية الأبعاد بناءً على إسقاط النمط. يُستخدم مسح الضوء المنظم بشكل شائع في تطبيقات الهندسة العكسية نظرًا لدقته العالية وكفاءته. كما يُستخدم في عمليات فحص مراقبة الجودة في إعدادات التصنيع.
• ماسحات الليزر ثلاثية الأبعاد: تُلتقط بيانات سحابة النقاط الدقيقة لهندسة الجسم بواسطة ماسح ليزري عن طريق إطلاق شعاع ليزر وقياس الوقت الذي يستغرقه الشعاع للعودة إلى الماسح. هذا النوع من ماسحات 3D مناسب للأجسام الكبيرة مثل المباني والمناظر الطبيعية والمعدات الصناعية نظرًا لقدراتها طويلة المدى ودقتها العالية.
• ماسحات 3D بالاتصال: في هذه الحالة، يلمس الماسح الجسم فعليًا باستخدام مجس للحصول على بيانات سحابة النقاط. توفر ماسحات الاتصال دقة عالية جدًا مقارنةً بأنواع غير الاتصال. تُستخدم بشكل أساسي أثناء عمليات الفحص النهائية عند الحاجة إلى أقصى قدر من الدقة. ومع ذلك، فإن سرعة مسحها أبطأ من سرعة ماسحات غير الاتصال.
• ماسحات 3D محمولة: كما يوحي الاسم، يشير ماسح محمول إلى ماسح 3D يمكن حمله باليد ونقله حول الجسم المراد مسحه. اعتمادًا على التكنولوجيا المستخدمة، قد تتطلب بعض الماسحات المحمولة من المشغل البقاء ضمن نطاق معين، بينما تستخدم أخرى أنظمة التتبع لتوجيه المسح. تُعد الماسحات المحمولة متعددة الاستخدامات حيث يمكن استخدامها لمسح أجسام بأحجام وأشكال مختلفة بطريقة مرنة.

وظيفة وميزة ماسح 3D

تُشهد السوق العالمية لماسحات 3D نموًا متزايدًا مع ارتفاع الطلب على إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد دقيقة. وتشمل العوامل الدافعة لنمو السوق انخفاض تكاليف الأجهزة والتقدم التكنولوجي والاعتماد الواسع لنمذجة ثلاثية الأبعاد في مجالات الرعاية الصحية والتصنيع والبناء.

يلتقط ماسح الكائن ثلاثي الأبعاد هندسة الكائن المادي وينشئ نموذجًا رقميًا ثلاثي الأبعاد. تشمل ميزات ماسح 3D التي تدعم هذه النتيجة ما يلي:

• التثليث بالليزر أو الضوء المنظم

  تستخدم ماسحات 3D تقنيات التثليث بالليزر أو الضوء المنظم لالتقاط الهندسات الخارجية بدقة. تُسلط هذه التقنيات شعاع ليزر أو ضوءًا منظمًا على الجسم لتحديد شكله. يقيس الماسح تشوه خط الليزر أو نمط الضوء لحساب إحداثيات النقاط على السطح. تُنشئ هذه الطريقة سحب نقاط لهندسات عالية الدقة، مما يجعلها الأفضل لماسحات قطع البلاستيك ثلاثية الأبعاد.

• أجهزة الاستشعار والكاميرات

  تتعاون الكاميرات عالية الدقة وأجهزة الاستشعار الموثوقة مع تقنية التثليث بالليزر لتشكيل سحب نقاط دقيقة. تلتقط الكاميرات خط الليزر أو أنماط الضوء المُسلطة، بينما تقيس أجهزة الاستشعار المسافات بدقة. معًا، يولدون نماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة للكائن الممسوح ضوئيًا.

• إنشاء شبكة

  بعد المسح الضوئي، تخضع بيانات سحابة النقاط الخام لعملية إنشاء الشبكة، وهي خطوة حاسمة في إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد. تُربط عملية إنشاء الشبكة النقاط في السحابة بوجوه متعددة الأضلاع، تتكون بشكل أساسي من مثلثات، لتشكيل شبكة. تحول هذه العملية سحابة النقاط إلى تمثيل رقمي قابل للاستخدام، مما يسمح بالتلاعب والتحسين الإضافيين للنموذج ثلاثي الأبعاد.

• التقاط الملمس

  يمكن لبعض ماسحات 3D المتقدمة التقاط ألوان وملمس الأجسام الممسوحة ضوئيًا بالإضافة إلى هندستها. عندما يلتقط ماسح 3D لونًا أو ملمسًا من الجسم المستهدف، يمكن تزيين الشبكة الناتجة بالألوان وأنماط الجسم الممسوح ضوئيًا الفعلية. يضيف ذلك مستوى من الواقعية والتفاصيل إلى النموذج ثلاثي الأبعاد، مما يجعله دقيقًا بصريًا ويعزز جودته.

• الدقة والدقة

  تتمتع ماسحات 3D بدقة ودقة متفاوتة تحددها عوامل مثل طول موجة الليزر ودقة المستشعر وسرعة المسح. تحدد هذه الجوانب مستوى التفاصيل والدقة التي يمكن للماسح تحقيقها في التقاط هندسة الجسم.

• السرعة

  يعتمد معدل اكتمال مسحات 3D على العديد من العوامل، بما في ذلك حجم الجسم وتعقيده ونقطة النقط. تشير نقطة النقط الأكثر إثارة للإعجاب إلى مسح عدد أقل من النقاط لكل وحدة مسافة، مما يؤثر على السرعة والدقة.

• النطاق الحجمي

  هذا هو نطاق الأحجام التي يمكن لماسح كائن ثلاثي الأبعاد مسحها بشكل فعال، من صغير إلى كبير. تُناسب ماسحات مختلفة نطاقات حجمية مختلفة بناءً على تصميمها وقدراتها.

• الاتصال ومعالجة البيانات

  غالبًا ما تحتاج ماسحات 3D إلى الاتصال بجهاز كمبيوتر أو جهاز محمول لمعالجة البيانات وتصورها بشكل مباشر أثناء عملية المسح. تسمح خيارات الاتصال مثل USB أو Wi-Fi أو Bluetooth بنقل البيانات بين الماسح وجهاز المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، تأتي بعض الماسحات مع قدرات معالجة مدمجة لمعالجة البيانات الممسوحة ضوئيًا داخليًا وإنشاء النموذج ثلاثي الأبعاد دون الحاجة إلى جهاز خارجي.

سيناريوهات استخدام ماسحات 3D

يشهد السوق العالمي لمسح 3D نموًا هائلاً. تُظهر تحليلات السوق الحديثة أن الصناعة قُدرت بنحو 2.5 مليار دولار أمريكي في عام 2022، ويتوقع الخبراء معدل نمو سنوي مركب مثير للإعجاب (CAGR) بنسبة 15٪ حتى عام 2030. يُسلط الضوء على النمو على الطلب المتزايد عبر مختلف القطاعات، مما يبرز إمكانات هائلة لسوق ماسح 3D.

يجب على المشترين بالجملة وتجار التجزئة لماسحات 3D فحص التطبيقات المتنوعة التي تساهم في هذا النمو. وجدت التكنولوجيا تطبيقات في التراث الثقافي والهندسة المعمارية والرعاية الصحية والتصنيع والتجارة الإلكترونية، من بين قطاعات أخرى. فيما يلي وصف موجز للتطبيقات المختلفة التي تُظهر تنوع ماسح 3D:

• تطبيقات التصنيع والصناعية: تلعب مسح 3D دورًا حاسمًا في التصنيع وتطوير المنتجات وضمان الجودة. يستخدمها المصممون لإنشاء نماذج أولية سريعة وإنشاء نماذج رقمية من النماذج الأولية المادية. في المقابل، يستخدم المهندسون الماسحات المحمولة لفحص الميزات التي يصعب الوصول إليها أثناء التحقق النهائي. يساعد المسح على مقارنة المعايير المحددة مسبقًا والكشف عن أي انحرافات أو عيوب للتحكم الفعال في الجودة.
• التراث الثقافي والحفاظ عليه: نظام المسح في ماسح 3D مثالي لحفظ وتوثيق مواقع التراث الثقافي والتحف والهياكل التاريخية. يستخدم المهندسون المعماريون والمرممون نماذج ثلاثية الأبعاد دقيقة لإنشاء خطط لجهود الحفاظ على الأصول. تحمي السجلات الرقمية التفصيلية من الخسارة أو التلف وتساعد في البحوث والتعليم والترميم في المستقبل.
• الهندسة المعمارية والبناء: يستخدم المشغلون ماسحات الليزر ثلاثية الأبعاد لالتقاط الشروط المبنية أثناء المسوحات. هذا مفيد بشكل خاص في المساحات الداخلية المعقدة مثل الأنفاق أو المباني التاريخية. تصبح بيانات سحابة النقاط الدقيقة المكتسبة أساسًا لنمذجة BIM والتصميم. يسمح ذلك للمهندسين المعماريين والمهندسين باكتشاف التعارضات في وقت مبكر، والتخطيط لعمليات التجديد، وتحسين تنسيق المشروع.
• تطبيقات الطب والرعاية الصحية: تُستخدم مسح 3D في تطبيقات طبية متنوعة، من تقويم العظام والأطراف الصناعية إلى الرعاية السنية وحتى جراحة الترميم. يهدف إلى التقاط الشكل والحجم الدقيقين لأجزاء الجسم، وتساعد هذه الماسحات على إنشاء حلول مخصصة للمرضى.
• التعليم والبحث: يصبح ماسح 3D أداة للتعلم واكتشاف المعرفة في الإعدادات الأكاديمية. يُظهر الأجسام المادية بوضوح، مما يوفر دراسات متعمقة تشجع على الإبداع والابتكار. يستخدم أمناء المتاحف مسح 3D لإنشاء مجموعات رقمية تجعل التراث الثقافي متاحًا للجمهور المتنوع.

كيفية اختيار ماسحات 3D

بصرف النظر عن التطبيق، إليك بعض العوامل المهمة التي يجب مراعاتها عند اختيار ماسح ضوئي.

• الدقة والدقة: هذه عوامل مهمة لأي ماسح 3D. تُظهر الدقة مدى قرب النموذج الممسوح ضوئيًا من الهدف الفعلي. في نفس الوقت، تُظهر الدقة مدى تفصيل النموذج. لذلك، يجب على المشترين مراعاة دقة ودقة ماسح 3D قبل الشراء. تأكد من أن كلا القيمتين كافية للتطبيقات المستهدفة.
• سهولة الاستخدام: يحتاج المشترون إلى ماسح 3D سهل التشغيل والإعداد. سيكون لدى هذا الماسح واجهة مستخدم بسيطة ودليل تعليمات واضح للغاية. يتطلب ماسح 3D سهل الاستخدام مهارات وخبرة تقنية أقل للعمل بشكل صحيح.
• السرعة: تعتمد سرعة ماسح 3D على مدى سرعة التقاطه لجميع البيانات الضرورية. يحتاج المشترون إلى ماسح ضوئي سريع لزيادة الإنتاجية والكفاءة. كما أن الماسحات السريعة أفضل لمسح الأجسام الكبيرة.
• إمكانية النقل: تُعد ماسحات 3D المحمولة أكثر ملاءمة للاستخدام من نماذج سطح المكتب. ستعتمد إمكانية نقل النموذج بشكل أساسي على الحجم والوزن ومصدر الطاقة (البطارية أو التيار المتردد). تُعد الماسحات المحمولة جيدة للتطبيقات الميدانية والمواقع ذات مساحات العمل المحدودة.
• الاتصال: يوفر ماسح 3D أنواعًا مختلفة من الاتصال. تشمل هذه USB و WIFI و Bluetooth. تسمح الماسحات ذات خيارات الاتصال الجيدة للمستخدمين بنقل البيانات الممسوحة ضوئيًا وتلقي تحديثات البرامج بسهولة.
• المتانة: ستؤثر متانة ماسح 3D على التكاليف طويلة الأجل. ستتطلب الماسحات الأكثر متانة إصلاحات وتكاليف خدمة أقل.
• الحجم: سيحد حجم ماسح 3D من حجم الأجسام التي يمكنه مسحها. يمكن للماسحات الأكبر حجمًا التعامل مع الأجسام الكبيرة، بينما تُناسب الماسحات الصغيرة فقط الأهداف الصغيرة.
• الميزانية: يجب على المشترين وضع ميزانية لماسح 3D قبل البدء في التسوق. خذ بعين الاعتبار التكلفة الأولية للماسح والتكاليف طويلة الأجل، مثل تكاليف الصيانة والخدمة والتشغيل.
• البرامج: تُعد برامج ماسح 3D مهمة لعملية ما بعد المعالجة، مثل تنظيف الشبكة وتحسين النموذج. تُعد الماسحات ذات البرامج الجيدة أسهل في الاستخدام ولديها أدوات تحرير أفضل للنماذج.

أسئلة وأجوبة

س: ما هو استخدام ماسح 3D؟

ج: تُعد ماسحات 3D مفيدة في مجال البناء لتحديد الأخطاء وتصحيحها؛ في مجال تصميم المنتج، تُعد مفيدة للحصول على قياسات دقيقة؛ وفي مجال الفن والحفاظ على التراث، تساعد على الحفاظ الرقمي على القطع الأثرية القديمة.

س: ما هو أفضل نوع من ماسحات 3D؟

ج: يعتمد أفضل نوع من ماسحات 3D على تفضيلات العميل والمادة التي يتم مسحها ضوئيًا. تُعد الماسحات المحمولة أفضل للجيومتريات المعقدة والأجزاء الكبيرة، بينما تُعد ماسحات الليزر الثابتة مناسبة للأجسام الصغيرة والجيومتريات الداخلية المعقدة.

س: كيف يعمل ماسح 3D؟

ج: تستخدم العديد من ماسحات 3D طريقة المسح الضوئي بالليزر، حيث يُطلق الماسح شعاع ليزر ويُلتقط النقطة الناتجة بواسطة كاميرا. ثم يحسب الماسح مسافة كل نقطة ويولد سحابة نقاط يمكن لجهاز كمبيوتر تحويلها إلى نموذج ثلاثي الأبعاد.

س: كيف أثرت ماسحات 3D على الصناعات؟

ج: بفضل تكنولوجيا المسح الضوئي ثلاثية الأبعاد، أصبح التحكم في الجودة الدقيق والسريع ممكنًا. يُساعد هذا التأثير، معًا مع التقدم التكنولوجي والتغييرات في عمليات الإنتاج، على تحسين جودة المنتج وتقليل وقت إطلاق المنتج إلى السوق.