In de markt van 3D handscanners bestaat een breed aanbod, maar niet wanneer het op grote nauwkeurigheid aankomt. Zodra het om cijfers achter de komma gaat, zoals bij reverse engineering, is de standaard scanner ongeschikt. Wij gebruiken alleen professionele high-end hoge resolutie 3D handscanners, gecombineerd met een lasertracker die de beweging van de handscanner volgt of vaste precisiescanners.
Introductie handscanners
Allereerst even kort over handscanners in het algemeen. Om verwarring te voorkomen hanteren wij de volgende definitie van handscanner:
“Een meetinstrument waarbij de scankop in de hand gehouden wordt en waarbij een stilstaand object 3D ingemeten wordt door rondom het object te bewegen.”
Het object wordt als het ware ‘geschilderd’. We bedoelen dus geen ‘mobile-scanning’ met bijvoorbeeld een profiler waarbij men een route loopt en daarbij een gebouw inmeet.
Wij verdelen handscanners in twee categorieën:
- Structured light scanner: Relatief eenvoudige, maar wel high-end handscanners voor het scannen van kleine objecten of kleine oppervlakten van enkele meters. Het zijn vaak structured light scanners. Toepassing: eenvoudige reverse-engineering, 3D printen, freesen of documenteren.
Lees verder over structured light handscanners op de pagina 3D handscannen van objecten. - Laserhandscanner: Zeer geavanceerde handscanners voor het inscannen van kleine en grote objecten met hoge maatnauwkeurigheid en resolutie. Het betreft hier 100% laserscanners. Er is geen sprake van structured light. De scanners zijn in staat om zeer scherpe opnamen te maken van kleine details, waarbij randen en hoeken minder ‘afgerond’ zijn. Deze pagina geeft informatie over dit soort high-end laserhandscanners.
Hoge resolutie 3D handscanner
Is precisie in cijfers achter de komma het sleutelwoord? Dan moet je gebruik maken van de beste high-end technologie. Wij bieden de oplossing als een millimeter nog niet nauwkeurig genoeg is voor het te meten object. Wij werken met een combinatie van draagbare hoge resolutie 3D laserscanners met coördinaatmeetmachines (CMM) om miljoenen meetpunten accuraat te digitaliseren onder alle zware omstandigheden in de bouw of industrie. Deze informatie is meteen geschikt voor reverse enginering, deformatieanalyses en 3D printing. De scanners die we inzetten zijn de high-end Leica Absolute Scanners in combinatie met hoogwaardige Lasertracksystemen. Dit is nodig om punten met hoge precisie vast te leggen.
Een nauwkeurige 3D handscanner met lasertracker kan een gegoten onderdeel met extreme precisie inscannen, bijvoorbeeld voor reverse engineering of vormanalyse.
Scannen autodeur met hoge nauwkeurigheid
Verschillen tussen handscanners
- Een standaard handscanner heeft problemen om verschil in structuur, kleur en vorm van een object vast te leggen. De laserstraal blijft bij de standaard handscanner over het gehele oppervlak gelijk, terwijl het object om aanpassing in laserintentisiteit vraagt. Alleen dan krijg je een accuraat resultaat. Voor hobbytoepassingen zijn deze kleine afwijkingen echter niet belangrijk. Voor professionele toepassingen wel.
- In buitentoepassingen met felle zon kunnen structured light handscanners problemen ervaren. Een laser handscanner heeft geen last van fel zonlicht en kan daarom goed ook buiten gebruikt worden.
- Grotere oppervlaktes zijn voor precisie handlaserscanners geen probleem omdat deze communiceert met een coördinaten meet machine (CMM) : een lasertracker. Andere handscanners (zeker de goedkope tablet-achtige “scanners”) hebben hier bij gladde eenkleurige grote oppervlaktes grote moeite mee. Handscanners zonder koppeling aan een hoogwaardig meetsysteem lijken op het oog prima meetgegevens te leveren. Het mooie plaatje is echter verraderlijk. Wij vinden losse scansystemen niet geschikt voor wanneer het op millimeters nauwkeurigheid aankomt; laat staan op submillimeter niveau.
Hoogwaardige data door high-end handscanning
De hoge resolutie 3D handscanners waar wij mee werken stellen de laserintensiteit automatisch bij. De laser past zich aan aan de wijzigingen in materiaal of omgevingslicht. Hierdoor kunnen zeer gedetailleerde dimensiegegevens gegenereerd worden. De scanner detecteert bijvoorbeeld automatisch glanzende metalen of donkere objecten. De laser past zich dan automatisch aan, door met een hogere of juist lagere intensiteit te meten. Tijdens het laserscannen hoef je zelf de instellingen niet te wijzigen, want de scanner past zich automatisch aan het oppervlak en de textuur aan. Dit levert naast betrouwbaardere data ook een flinke tijdsbesparing op. De objecten worden met hoge nauwkeurigheid en precisie gemeten – en ook nog eens erg snel.
Een high-end hoge resolutie handscanner kan de laserstraal aanpassen aan de diverse materialen, kleuren en mate van reflectie.
De scaneenheid bevat drie vizierlijn indicatoren en een geïntegreerd lampje waarmee deze automatisch aangeeft of de scanoperator de juiste positie aanneemt. De visuele, akoestische en haptische indicatoren geven de scanoperator hiermee feedback gedurende de scanopname, Dit verhoogt de betrouwbaarheid van het resultaat.
3D handscanner met lasertracker
Een zeer hoge nauwkeurigheid voor professionele toepassingen is met 3D handscanners alleen te bereiken in combinatie een coördinaatmeetmachine (CMM). Deze meetsystemen worden ook wel lasertrackers genoemd. De CMM plaatst de door de laserscanner vergaarde informatie op de juiste positie in een coördinaten systeem.
3D handscanner met lasertracker (CMM) op statief bij het inscannen van een helikopter. De lasertracker volgt de beweging van de handscanner, zodat meetpunten geometrisch correct blijven over grote afstanden.
De 3D laser handscanner combineert de 6DoF, 6 Degrees of Freedom, aan de meetmogelijkheden van de CMM. De CMM systemen zijn al lange tijd een standaard in de industriële meettechniek en worden nu ook breder toegepast. De gebruikte meetsystemen zijn draagbaar en hebben een bolvorming bereik tot wel 160 meter. Hier onderscheidt de high-end markt zich van de low-end markt. De resolutie van deze systemen is in micron. De maximale onzekerheid van het AT402 systeem van Leica is 10 micron op 160 meter afstand.
Precisie meten onder zware omstandigheden
Meten in de industrie kan bemoeilijkt worden door zware omstandigheden zoals een stoffige omgeving, lasspetters en sproeikoelingen. Meten in deze omgevingen kan. Lasertracksystemen met een volledig gesloten ontwerp met onafhankelijke IP54 certificering (IEC 60529) zijn geschikt voor dit zware werk. Hiermee kan ook probleemloos in de buitenlucht gewerkt worden, zelfs met regen.
Waar in het verleden de scanoperator zich moest richten op het niet onderbreken van de laserstraal, hebben powerlock systemen dit probleem opgelost. Deze optische techniek van sensor detectering “lockt ”de positie, zelfs wanneer een richtmerk beweegt. De laserstraal gaat naar de gebruiker en niet andersom. Zo kan de scanoperator zich in zware omstandigheden beter focussen op het in kaart brengen van het object dan op tijdrovende randzaken.
Toepassingen 3D handscanning
De meetgegevens uit de hoge resolutie 3D handscanner zijn geschikt voor vele toepassingsgebieden en werkgebieden. In de automotive industrie is de combinatie van de handscanner met de lasertracker al jaren bekend. We krijgen nu ook steeds meer aanvragen uit de industrie, archeologie, restauratie en architectuur.
Enkele voorbeelden scannen beelden en ornamenten:
- Erasmusbeeld Rotterdam: 3D scan met handlaserscanner
- Handscanner VS terrestrial 3D laserscanner op begraafplaats Crooswijk Rotterdam
- 19 Beelden Rotterdam: 3D scanning met handlaserscanner
3D scan van een bronzen kunstwerk, ingemeten met een zeer nauwkeurige 3D handscanner.
Een gewone handscanner of terrestrial laserscanner kan deze mate van detail niet halen, waardoor de scan ongeschikt is voor bijvoorbeeld replica’s van kunstwerken zoals beelden en ornamenten.
In principe vallen de meeste toepassingen in de onderstaande categorieën:
- reverse engineering (CAD model dat overeenkomt met het originele ontwerp)
- high-end 3D printen (reproductie zonder het originele ontwerp)
- vergelijkingsanalyses (zijn deze objecten werkelijk identiek?)
- vormcontroles (klopt de vorm van het fysieke object met het model?)
De high-end meetapparatuur maakt het mogelijk mesh modellen te leveren met een hoge mate van detail. Op de computer zetten we de puntenwolk om naar een 3D mesh model. Wij kunnen waterdichte meshmodellen leveren die direct geschikt zijn voor 3D printen.
De puntenwolk van de 3D scan is in de computer omgezet naar een 3D mesh model.
Reverse enginering, vergelijkingsanalyse, vormcontrole & 3D printen
De resultaten uit de handscanner zijn bij uitstek geschikt voor reverse enginering, bijvoorbeeld in de bouw en industrie. De scan wordt hierbij gebruikt als basis voor het maken van een perfect model. De uitgebreide gegevens maken tevens deformatieanalyses en vormcontroles mogelijk. De werkelijk vorm van een object kan vergeleken worden met een schematisch model. Men ziet zo precies waar de werkelijkheid afwijkt van het model. De data voor de deformatieanalyse is tegelijkertijd een perfecte documentatie en nulmeting. Hieronder staat een voorbeeld van de toepassing van een 3D handscanner met lasertracker bij het Red Bull Formule 1-team.
Downloaden 3D handscanner precisiescandata
Het werkt natuurlijk het beste wanneer je data zelf kunt bekijken. Op onze download pagina hebben we van verschillende producten voorbeelden staan. We hebben hier een voorbeeld van een historische houten poort. Omdat we veelal voor de maakindustrie precisiescannen, kunnen we niet altijd voorbeelden laten zien.
Nauwkeurig inmeten met een (vaste) precisiescanner
Het is niet altijd noodzakelijk om rond een object te gaan met een handscanner. Er zijn ook high-end preciesscanners met een vaste opstelling waar (kleine) objecten mee ingescand kunnen worden. Voordeel van deze systemen, is dat deze in een geconditioneerde opstelling gebruikt kunnen worden. Een voorbeeld van zo’n precisiescanner is een GOM scanner. Deze hoogwaardige optische meettechniek biedt zeer kostenefficiënte oplossingen wanneer het gaat om documentatie, restauratie, kwaliteitscontrole en reverse engineering. Meer lees je hier over op onze pagina ‘Nauwkeurig inmeten met precisiescanners’
