CAD és CAE Technikák II. Előadás III. - Timothy István Erdei & Zsolt Molnár

1. 1
CAD és CAE
Technikák II.
Készítette:
Molnár Zsolt
Erdei Timothy István

2. • Definíció:A 3 dimenziós szkennelésegy kézzel fogható test
digitális állománnyá való konvertálása.
• A 3D Szkennelési technikák a 3D Nyomtatók térhódításával
kerültek előtérbe.
• A technológia „relativen” költséges.
2
3D Scanner
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt

3. 3
Hol használják
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
•Építészet
•Régészet
•Orvostudomány – CT
•Katonai alkalmazások

4. 4
3D Scanner
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
•Egy adott 3D-s alakzat felületi pontjainak
letapogatása nyomán egy szükség szerint
meghatározott sűrűségű x-y-z kiterjedésű
pontfelhőt kapunk.
•A pontok nem kapcsolódnak egymáshoz, ahhoz
hogy használható digitális képet kapjuk, további
utómunkákra és folyamatokra van szükség.

5. 5
3D Scanner
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt

6. 6
3D Scanner típusok
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
- Pont lézer
- Strukturált fény - WhiteLight
- Vonali lézer szkenner
- Long Range szkennerek
- Photogrammetry eljárások

7. 7
3D Scanner - LASER
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
• „LASER - Light Amplificationby Stimulated Emission of
Radiation „ 40 évvel ezelőtt Theodore H. Maiman fedezte fel.
• Lézer lehet: gáz, folyadék, szilárdtest, dióda és plazma.
Működés:külső energiaforrással gerjesztünk kiválasztott
atomokat, amelyek egymásnak ütközve energiát bocsátanak
ki.
• Mind a pontlézer illetve a vonali lézeres eljárásoknál,CCD
kamerákat használnak.

8. 8
3D Scanner - LASER
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt

9. 9
3D Scanner - LASER
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
• A 2D adatokból a 3D koordináták számításának elve:
Az előző ábrák segítségével belátható, hogy a szöghelyzetek és a pixelek
pozíciója között szoros a kapcsolat. A kamera fókusztávolsága ismert a
CCD kamera segítségével rögzített kép vizsgálatával meghatározható a
lézerfény egy területi egységre jutó képelemének szöge. A lézersugár
vetítési szöge is ismert.
• Ismerve a kamera és a lézer egymáshoz viszonyított helyzetét
kiszámítható a 2D vetületi lézerpont által a térben meghatározott
pont X Y Z koordinátáját – egyszerű trigonometriai összefüggések
segítségével.

10. 10
Adatgyűjtés pontlézerrel
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
• Egy adott tárgy felületén lévő pontok x, y és z
koordinátáit a Scantech szkennelésieljárásnál úgy
tudjuk begyűjteni, hogy a CNC merőgép
főorsójához, vagy külön erre a célra tervezett vázra
erősítve a lézerfejet x-y sík fölött egy állandó z
magasságban a beszkennelendőobjektum területe
fölött mozgatjuk.
• A mozgatás során a lézerfej mintavételezését az x-y
mozgatás lépéseivel szinkronizáljuk, amihez az
adott mozgatóegység léptetőmotorjának
elektronikus jeleit használjuk fel.

11. 11
Adatgyűjtés pontlézerrel
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
• A lézerfej a kibocsátottlézersugár
visszaverődéséből származó sugarakat két optikán
keresztülegy-egy lineáris CCD-vel méri a
visszaverődés távolságának megfelelő mértékében.
Az 1mW teljesítményű félvezető lézer segítségével
1000 pont térbeli adatait tudjuk másodpercenként
összegyűjteni. A lézeres mérőfej felbontása 2-3
mikron, amely +-0,05-0,1 mm-es pontosságot
biztosít egy adott pont z koordinátájának.
• A szkennelés során térbeli pontok sokaságát
gyűjtjük össze, amelyet „pontfelhőnek” nevezünk.

12. 12
Mesh – .STL készítése
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
•.STL - Standard Template Library
•Az adott programnak magas minőségi STL, OBJ
fájlokat kell készítenie. Nem minden CAD
program képes a nagy STL fájlokat kezelni,
csökkenteni kell a háromszögek számát, anélkül
hogy túl sok részlet elvesszen.

13. 13
Mesh – .STL készítése
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
•.STL - Standard Template Library
•Utómunkák szükségesek a modellen.

14. 14
Mesh – .STL készítése
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt

15. 15
Alternativ 3D Scanner eljárások
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
• A Kinect a Microsoft által fejlesztett
speciális mozgásérzékelő eszköz az
Xbox 360-hoz és az Xbox One-hoz,
ami 2011-ben jelent meg. Ennek
segítségével kontroller nélkül
játszhatóakegyes játékok.
Microsoft Kinect

16. 16
Alternativ 3D Scanner eljárások
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
Micrsofot Kinect felépítése

17. 17
Alternativ 3D Scanner eljárások
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
• A Kinect hardware tartalmaz egy
mélységérzékelőt, egy színes
kamerát, és négy beépített,
térérzékeny mikrofont.
• Pontosanbehatárolja az embereket
mozgását a térben .
• Hangforrás pontos meghatározása.

18. 18
Alternativ 3D Scanner eljárások
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
• Valós időben képes érzékelni és
feldolgozni a teljes 3D-s mélységű
képi információt.

19. 19
További 3D Scanner eljárások
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
Microsoft Kinect
https://www.youtube.com/watch?v=bydLSVVuaRM

20. 20
További 3D Scanner eljárások
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
Strukturált fény - WhiteLight
https://www.youtube.com/watch?v=GDS-K28F4NU

21. 21
További 3D Scanner eljárások
Készítette: Erdei TimothyIstván & MolnárZsolt
Long Range Laser Scanning
https://www.youtube.com/watch?v=7F-uEkpycbQ