Přesnost 3D skenování a co ji ovlivňuje

20. 01. 2025

Přesnost 3D skenování je zásadním parametrem,

který ovlivňuje kvalitu a spolehlivost získaných dat. Mnoho faktorů může ovlivnit tuto přesnost, a porozumění těmto vlivům je klíčové pro dosažení optimálních výsledků. V tomto článku se podrobně podíváme na hlavní faktory, které ovlivňují přesnost 3D skenování, a poskytneme doporučení, jak minimalizovat jejich negativní dopad.

1. Teplota prostředí

Teplota okolí může výrazně ovlivnit přesnost 3D skenování. Materiály, ze kterých jsou skenery vyrobeny, mohou reagovat na teplotní změny roztažením nebo smrštěním, což může vést k nepřesnostem v měření. Pro zajištění optimální přesnosti je důležité nechat skener před použitím zahřát na provozní teplotu a udržovat stabilní teplotní podmínky během celého procesu skenování. Po stabilizaci teploty by měla být provedena kalibrace zařízení, aby se kompenzovaly případné teplotní vlivy.

2. Integrita dat

Kompletnost a kvalita nasbíraných dat jsou klíčové pro dosažení přesných výsledků. Nedostatečná nebo neúplná data mohou vést k deformacím a nepřesnostem ve výsledném 3D modelu. Je proto nezbytné zajistit, aby během skenování byly zachyceny všechny relevantní detaily objektu a aby nedocházelo k výpadkům v datech. Použití vhodných skenovacích technik a pečlivé plánování skenovacího procesu mohou pomoci minimalizovat riziko neúplných dat.

3. Algoritmy zpracování

Algoritmy použité při zpracování skenovaných dat hrají zásadní roli v přesnosti výsledného modelu. Pokročilé algoritmy mohou kompenzovat určité nepřesnosti a zlepšit kvalitu dat, zatímco méně sofistikované algoritmy mohou zavádět chyby. Výběr softwaru s pokročilými funkcemi pro zpracování dat a pravidelné aktualizace mohou přispět k dosažení vyšší přesnosti.

4. Úhel skenování

Úhel, pod kterým je skener orientován vůči skenovanému objektu, ovlivňuje kvalitu nasbíraných dat. Ideálně by měl být skener umístěn co nejblíže kolmici k povrchu objektu, aby se minimalizovaly zkreslení a ztráta detailů. Nesprávné úhly mohou vést k nedostatečnému zachycení některých částí objektu nebo k artefaktům v datech. Pečlivé nastavení úhlu skenování a použití vhodných držáků či stativů mohou pomoci zajistit konzistentní a přesné výsledky.

5. Kalibrace zařízení

Pravidelná kalibrace 3D skeneru je nezbytná pro udržení jeho přesnosti. Kalibrace kompenzuje možné odchylky způsobené opotřebením, mechanickými vlivy nebo změnami v prostředí. Výrobci často poskytují specifické kalibrační postupy a nástroje, které by měly být dodržovány. Například společnost SHINING 3D navrhla kalibrační zařízení a procesy pro své vysokopřesné 3D skenery v souladu s normami VDI/VDE 2634.

6. Vzdálenost skenování

Pracovní vzdálenost mezi skenerem a objektem ovlivňuje kvalitu a přesnost skenování. Každý skener má optimální pracovní vzdálenost, při které dosahuje nejlepších výsledků. Například u skenerů FreeScan Combo je pracovní vzdálenost pro každý skenovací režim specifikována a skenování v této vzdálenosti poskytuje nejpodrobnější a nejpřesnější výsledky. Nastavení správné vzdálenosti a její udržování během skenování je klíčové pro dosažení vysoké přesnosti.

7. Rozlišení a hustota bodů

Rozlišení skeneru, často označované jako vzdálenost mezi jednotlivými body (point distance), ovlivňuje úroveň detailů ve výsledném modelu. Menší vzdálenost mezi body umožňuje zachytit jemnější detaily, ale také zvyšuje objem dat a čas potřebný pro skenování. Je důležité nastavit rozlišení podle požadavků konkrétní aplikace a velikosti objektu. Vyšší rozlišení je vhodné pro malé a detailní objekty, zatímco nižší rozlišení může být dostatečné pro větší objekty.

8. Rychlost snímání (FPS) 

Rychlost snímání, měřená v snímcích za sekundu (FPS), určuje, kolik obrazů skener zachytí za jednu sekundu. Vyšší rychlost snímání (FPS) umožňuje rychlé skenování a lepší zachycení pohybujících se objektů, což je výhodné zejména v dynamických prostředích nebo při skenování živých subjektů. Nicméně vyšší FPS často znamená větší množství dat, které musí být zpracováno, což může zvýšit nároky na hardware. Je proto důležité najít rovnováhu mezi rychlostí snímání a schopností zařízení zpracovat získaná data bez ztráty kvality.

9. Povrch a materiál objektu

Různé typy povrchů a materiálů mohou ovlivnit kvalitu skenování. Například reflexní, průhledné nebo tmavé povrchy mohou být obtížněji skenovatelné, protože světlo nebo laser používaný skenerem se může na těchto površích odrážet nebo je absorbovat.

Doporučení: 

• Reflexní povrchy: Použití speciálních matovacích sprejů může pomoci snížit odrazivost a zlepšit kvalitu skenování.
• Průhledné materiály: Je vhodné aplikovat povlak, který umožní snímání struktury povrchu.
• Tmavé povrchy: Některé pokročilé skenery, jako například ty s infračerveným světlem, dokáží tyto povrchy snímat lépe.

10. Stabilita objektu

Stabilita skenovaného objektu během procesu skenování je dalším důležitým faktorem. Pohybující se objekt nebo vibrace mohou způsobit zkreslení dat a nepřesnosti ve výsledném modelu. Pokud není možné zajistit absolutní stabilitu (například při skenování živých organismů), měly by být použity skenery, které zvládnou pracovat v dynamických podmínkách.

11. Technické specifikace skeneru

Každý 3D skener má své technické limity, které ovlivňují jeho schopnost zachytit data. Mezi klíčové technické parametry patří:

• Typ technologie: Laserové skenery obecně nabízejí vyšší přesnost než skenery se strukturovaným světlem, ale jsou méně vhodné pro velké plochy.
• Velikost skenovacího pole: Skenery s menším skenovacím polem nabízejí vyšší detail, zatímco větší pole jsou vhodné pro rychlé snímání větších objektů.
• Software: Kvalitní software umožňuje efektivní zpracování dat a optimalizaci výsledků.

12. Uživatelská zkušenost a trénink

Přesnost skenování může ovlivnit i samotný operátor. Nedostatečné školení nebo neznalost optimálních postupů mohou vést k chybám. Doporučuje se, aby operátoři absolvovali školení zaměřené na správné používání konkrétního skeneru a softwaru.