3D-kuvauksen tekniikat ja sovelluskohteet Mikael Hornborg
Luennon sisältö 1. Optiset koordinaattimittauskoneet 2. 3D skannerit 3. Sovelluskohteet
Johdanto Optiset mittaustekniikat perustuvat valoon ja tämän ominaisuuksien hyödyntämiseen Optisia mittaustekniikoita on lukuisia ja hyödynnetään laajasti teollisuudessa Tänään esittelen lyhyesti mittapisteiden rekisteröimistä ja muotojen digitoimista Cascaden näkökulmasta
Johdanto Laserseurain ( www.faro.com )
Johdanto Fotogrammetria ( www.gom.com )
Johdanto Viivalaserskanneri ( www.nextengine.com )
Johdanto Projektoriskanneri ( www.gom.com )
Mittapisteiden koordinaattien rekisteröimistä Optinen koordinaattimittauskone
Fotogrammetria Tekniikka joka sallii pisteiden ja muotoviivojen mittaamista digikuvien avulla
Pisteiden rekisteröimistä
Pisteiden rekisteröimistä
Fotogrammetria Tekniikka saanut alkunsa 1850-luvulla Tekniikka alkoi kehittymään nykyiseen muotoonsa 1980-luvulla. Yleistynyt huomattavasti viimeisten 10 vuoden aikana Teknologian kehitystä on vauhdittanut etenkin digitaalistenkameroiden ja tietokoneiden kehitys Mittauskamera, Mayderbauer 1890 Source: Thomas Luhmann, closerange photogrammetry www.gom.com
Kuvankäsittelyn perusteet Avainkäsitteitä optisessa 3D kameramittauksessa: Pikselit Resoluutio Harmaasävy
Kuvankäsittelyn perusteet 1640 pixels 2500 pixels 8-bittinen harmaasävy kuva, 2500x1640 pikseliä
Kuvankäsittelyn perusteet
Kuvankäsittelyn perusteet
Kuvankäsittelyn perusteet 202 211 144 81 101 8 bit = 2 8 harmaasävyjä = 256 harmaasävyjä 173 185 227 88 123 Jokaisen pikselin numero määrittää sen harmaasävyn (kirkkaus) 92 164 177 225 149 Alhainen arvo: Tumma Suuri arvo: Vaalea / kirkas 42 99 162 180 232 35 45 95 182 230
Kuvankäsittelyn perusteet 2D kuvista saadaan jalostettua tietoa Kuvassa: Referenssipisteiden ellipsien tunnistus
Kuvankäsittelyn perusteet Ellipsin keskipiste määrittyy valkoisen ja mustan kontrastirajasta
Grayscale Kuvankäsittelyn perusteet Kontrastirajojen tunnistus perustuu harmaasävyjen tulkitsemiseen Missä raja tarkalleen on? Radius (length of ray intersection)
Grayscale Kuvankäsittelyn perusteet Kontrastirajojen tunnistus perustuu harmaasävyjen tulkitsemiseen Missä raja tarkalleen on? Vastaus: Missä harmaasävykäyrän kallistuskulma on suurimmillaan! Radius (length of ray intersection)
Kuvankäsittelyn perusteet Referenssipisteitä voidaan paikantaa alle pikselin tarkkuudella!
Fotogrammetria Entäs 3D?
Fotogrammetria Kameran perusperiaate (trigonometria) Valosäteet risteävät linssin polttopisteen läpi
Fotogrammetria Optisessa 3D mittauksessa määritetään etäisyyksiä tunnettujen kulmien ja etäisyyksien avulla Triangulation -> kolmiomittaus?
Fotogrammetria Luodaan globaali koordinaatisto yhdistämällä lukuisia kuvia eri kulmista Rekisteröidään referenssipisteiden koordinaatteja koordinaatistossa trigonometrian (triangulation) avulla
Fotogrammetria Mittaaminen käytännössä:
Fotogrammetria Mittaaminen käytännössä:
Fotogrammetria Tyypillisiä tuloksia: Vertailu CAD malliin Pituudet, kulmat, Halkaisijat, tasomaisuus
3D-Skannerit
3D-Skannerit
3D-Skannerit Projektoriskannerit 3D-skannaus lähtenyt laserskannereista Projektoriskannerit tallentaa suuren määrän dataa nopeasti ja mittatarkasti Projektoriskannereilla saadaan korkeanlaatuisia pistepilviä luotua
3D-Skannerit Projektoriskannerit Projektiskannerit projisoi monta kontrastiviiva samanaikaisesti Fringe Projection Valonlähteenä digitaalinen projektori (LCD)
3D-Skannerit Projektoriskannerit Projisoimalla koodattu kuvio kappaleen pintaan saadaan tietoa kappaleen muodosta Koodattu valo = Siniaaltoinen vaihesiirto Binäärikoodi
3D-Skannerit Projektoriskannerit Kun yhdistetään binäärikoodaus ja vaihesiirto valaistus saadaan tarkka ja vakaa skannauskuvio ( x, y) ( x, y)2 ( x, y)
3D-Skannerit Projektoriskannerit
3D-Skannerit Projektoriskannerit Mittaaminen käytännössä: Measuring points 8 000 000 Measuring time 1 second Measuring range 38 x 29 1500 x 1130 mm² Dimensions Computer 570 x 360 x 240 mm³ High-end PC or notebook
3D-Skannerit Projektoriskannerit Mittaaminen käytännössä: Useimmiten tarvitaan useampi skannaus kappaleen mittaamiseksi Skannauksia yhdistettään referenssipisteiden avulla Pintojen muoto hyödynnetään myös skannauksien paikantamiseen Fotogrammetrialla rekisteröityjä pisteitä
3D-Skannerit Projektoriskannerit Mittaaminen käytännössä: Useimmiten tarvitaan useampi skannaus kappaleen mittaamiseksi Skannauksia yhdistettään referenssipisteiden avulla Pintojen muoto hyödynnetään myös skannauksien paikantamiseen Fotogrammetrialla rekisteröityjä pisteitä
3D-Skannerit Projektoriskannerit Mittaaminen käytännössä: Useimmiten tarvitaan useampi skannaus kappaleen mittaamiseksi Skannauksia yhdistettään referenssipisteiden avulla Pintojen muoto hyödynnetään myös skannauksien paikantamiseen Fotogrammetrialla rekisteröityjä pisteitä
3D-Skannerit Projektoriskannerit Lopputulos -> Lukuisat skannaukset yhdistyvät yhdeksi pinnaksi (Mesh = pistepilvi)
3D-Skannerit Projektoriskannerit
3D-Skannerit Projektoriskannerit Tyypillisiä tuloksia: Vertailu CAD malliin Pituudet, kulmat Halkaisijat, tasomaisuus
3D-Skannerit Projektoriskannerit Tuloksia voidaan myös käyttää suunnittelussa!
3D-Skannerit Projektoriskannerit Eri järjestelmät eri tarkoituksiin Siirrettävä Pöytämalli ATOS ScanBox
3D-Skannerit Projektoriskannerit ATOS ScanBox 5120 Täysin automatisoitu mittaussolu
Sovelluskohteita
Sovelluskohteita
Sovelluskohteita
Sovelluskohteita
Sovelluskohteita
3D-Skannerit Viiva laserskanneri
Sovelluskohteita
Sovelluskohteita
Sovelluskohteita
Kiitos!