Les scanners 3D

Présentation

Un scanner 3D (ou scanner tridimensionnel) est un appareil qui analyse un environnement ou un objet réel dans le but de collecter des données telles que sa forme et son apparence (texture, couleur, …). Ces informations vont être utilisées afin de créer des modèles en trois dimensions.

Les scanners 3D ont commencés à être développé au XXème siècle, pour recréer avec précision des environnements. Les premiers scanners utilisaient une combinaison de lumières, caméras, et projecteurs. Mais à cause des limitations technologiques de l’équipement, le fait de reproduire avec précision un objet a demandé beaucoup d’efforts et de temps. Les progrès techniques ont vu l’émergence de la technologie laser dans les années 80. Grâce à cela, il était possible d’effectuer des mesures de plus grande précision. Cela a permis d’accélérer le développement des scanners et d’augmenter leurs performances. Ainsi leur utilisation a été décuplée. Par exemple, dans les années 1990, les scanners 3D étaient en particulier utilisés dans des studios d’animations.

De nombreuses technologies furent mis en place pour créer un dispositif de scan en 3D, chaque technologie possédant ses limitations, avantages et coûts. Certains types d’objets restent encore difficile à numériser, tel que les objets brillants ou transparents. Mais de plus en plus d’entreprises vendent des scanners 3D à des prix abordables pour le grand public.

La collecte de données en trois dimensions est utile dans diverses applications. Ces appareils sont souvent utilisés dans l’industrie, dans le divertissement : films ou jeux vidéo. Mais ces images numériques sont aussi utilisées pour la conception industrielle, la conception de prothèse ou rétro-ingénierie, etc.…

Le marché du scanner 3D, incluant équipements, logiciels et services, connaît une croissance rapide. Cette croissance s’explique par le fait que la clientèle devient plus large : de nombreuses entreprises souhaitent remplacer leurs méthodes mécaniques pour réduire leur coût. Ce sont surtout les scanners à petite portée qui possèdent une forte croissance. Pour la période 2011-2016, le marché des scanners 3D a eu une croissance de 8,8% par an selon une étude réalisée aux États-Unis.

 

Qu’est-ce qu’un scanner ?

1.   Introduction

Les scanners 3D possèdent des caractéristiques proches de celles des caméras. Comme les caméras, ils peuvent uniquement collecter des informations sur des surfaces éclairées. Les caméras sont uniquement capables de collecter des informations sur la couleur de la surface de son champ de vision alors que les scanners 3D collectent en premier des informations sur la distance de la surface et restituent les dimensions précises de l’objet scanné.

Dans la plupart des cas un seul scanner ne suffit pas pour avoir un modèle complet du sujet scanné. Parfois les objets à scanner nécessitent l’utilisation de plusieurs centaines de scanners, provenant de plusieurs directions afin d’obtenir les informations au plus proche de la réalité.

2.   Histoire des scanners 3D

Le développement des scanners 3D a commencé durant la dernière moitié du XXème siècle pour tenter de recréer la surface d’objets ou environnement. Le premier scanner 3D fut créé dans les années 1960 et utilisait des lumières, caméras et projecteurs pour effectuer cette tâche. La complexité pour reproduire avec précision un environnement, a nécessité des recherches pour améliorer les dispositifs. Les améliorations du système ont porté sur la rapidité pour recueillir les mesures et sur le stockage de ces données.

C’est en 1985 que l’ancien procédé de numérisation a été remplacé par des scanners utilisant des lasers. Trois types de technologies optiques ont été développés :

  • Point: le capteur mesure une distance point par point. Ce procédé demandait du temps car il nécessitait beaucoup de déplacement du capteur, et donc fut rapidement abandonné.

  • Zone: le capteur mesure la distance des points dans une zone. Mais la tâche de reconstitution était très complexe. Ainsi ce procédé fût rapidement écarté.

  • Bande: le capteur mesure la distance de plusieurs points en ligne. Il s’avère être le système le plus rapide, et répond aux critères de la demande : vitesse et précision.

La technologie optique en bande fut rapidement la plus utilisée. Pour capturer un objet en trois dimensions, le capteur devait effectuer plusieurs scans à partir de différentes positions. Le défi fut d’assembler tous ces scans pour restituer la forme. La première application en 1980, fût un scanner capable de numériser un visage pour une utilisation dans l’industrie de l’animation à Los Angeles.

A cette époque, les scanners 3D coûtaient très chers et étaient peu accessibles. Ils étaient limités dans la collecte de données jusqu’à REPLICA, scanner rapide et précis. En 1996, un dispositif combinant l’utilisation d’un scanner et possédant la faculté d’être déplacé par l’utilisateur a été créé, le Model Maker. Il produit des résultats rapides et complexes et peut également capturer les couleurs de l’objet.

Depuis, les progrès de la numérisation ont permis de rendre cette technologie plus accessible et ont élargi son domaine d’utilisation.

3.   Fonctionnement

Un scanner 3D mesure un échantillonnage de points, nommé nuage de points. Cette méthode, appelée balayage laser 3D, est utilisée pour capturer rapidement des formes d’objets ou paysages. Le scanner laser mesure automatiquement tous les points dans son champ de vision, et pour chaque point, la distance au scanner et les angles sont enregistrés. Chaque point possède des coordonnées (r, φ, θ), « r » représentant la distance entre le capteur du scanner et le point à la surface de l’objet. φ et θ sont les angles formés entre les lignes allant de l’origine au point analysé (l’un horizontal et l’autre vertical). Ainsi, les coordonnées du point dans l’espace sont facilement calculables.

Le but d’un scanner 3D est de créer un nuage de points sur la surface de l’objet, ces points vont être utilisés pour modéliser l’objet. Si les informations de couleurs sont collectées à chaque point, alors les couleurs à la surface de l’objet pourront être déterminées. Généralement, il faut que le scanner passe plusieurs fois au même endroit pour une bonne modélisation. Les données recueillies vont ensuite être interprétées et situées dans un système de coordonnées pour avoir à la fin une modélisation complète du sujet.

4.   Technique de scan

Il existe de nombreuses technologies qui permettent de faire des acquisition 3D d’objets, regroupées en deux catégories : scanners avec contact et scanners sans contact. De plus les scanners sans contact sont eux même subdivisés en deux catégories : les scanners actifs et les scanners passifs.

a)    Scanner avec contact

Les scanners 3D avec contact exigent un contact direct avec l’objet et ont généralement une bonne précision. Ils sont généralement fixés sur une plateforme immobile, et possèdent une sonde située à l’extrémité d’un bras articulé. Ce bras peut être robotiquement ou manuellement manipulé sur la surface de l’objet. Lors du contact entre la sonde et l’objet, le scanner enregistre les positions X-Y-Z de la sonde. Ces enregistrements vont former un ensemble de points qui seront utilisé pour créer un maillage 3D.

Les scanners 3D avec contact ont un balayage lent et peuvent abîmer des objets délicats à cause du contact physique, ils ne sont donc pas utilisables avec tous types d’objets. L’autre inconvénient de ce dispositif est qu’il est relativement lent. Ce type de scanner est souvent utilisé dans l’industrie dû à sa précision.

                              i.        Machine de mesure de coordination traditionnelle (MMCT)

Une machine de mesure de coordination (MMC) est un exemple de scanner 3D avec contact. Cette machine mesure les caractéristiques géométriques d’un objet. Elle peut être contrôlée par un ordinateur ou manuellement par l’opérateur. La sonde accrochée sur un axe mobile enregistre les mesures. Les sondes peuvent être mécaniques, optiques, laser, … Les dispositifs sont disponibles avec une grande variété de taille et de sonde.

L’inconvénient des MMC est qu’il est nécessaire d’avoir un contact physique avec l’objet en cours de numérisation, ce qui peut le modifier voire même l’endommager. De plus les MMC sont des dispositifs relativement lents comparé à d’autres méthodes de balayage. Par contre l’avantage est qu’elles fonctionnent de 10 à 500kHz.

Les MMC sont composées de trois axes, X-Y-Z. Ces axes sont orthogonaux entre eux, et possèdent un système d’échelle qui indique leur emplacement. Les coordonnées X-Y-Z vont ainsi permettre de déterminer précisément la taille et la position.

Elles possèdent trois composant principaux : la structure principale avec les trois axes de mouvement, le système de sondage et le système de collecte et réduction de données. Elles sont souvent utilisées pour une mesure en 3D, une mesure de profil ou une cartographie de profondeur.

Pièces spécifiques
  • Corps de la machine : il s’agit d’une machine fixe avec une table amovible. Elle possède une structure de type portique a deux jambes. La jambe dite intérieur se déplace librement le long de la table et la jambe dite extérieure repose sur la table en suivant le contour de la surface verticale. La table forme un axe du plan XY et le pont du portique traversé par un chariot forme l’autre axe (X ou Y). L’axe Z est fourni par l’ajout d’une tige qui se déplace verticalement.
  • Sonde mécanique : les premières sondes étaient des boules dures soudées à l’extrémité d’une tige, c’était l’idéal pour mesurer des surfaces planes, cylindriques ou sphériques. Les mesures prises par cette méthode étaient peu fiables car les machines étaient déplacées à la main, la pression n’était donc pas toujours égale. L’amélioration faite a permis d’ajouter des moteurs à chaque axe, ce qui permet à l’opérateur de ne plus avoir de contact physique direct mais de garder le contrôle sur les axes en utilisant des joysticks. La précision et la mesure furent également nettement améliorée.
  • Nouveau système de sondage : Les modèles les plus récents sont des sondes qui traînent à la surface de la pièce, appelé sonde de balayage. Cette méthode est souvent plus précise que la méthode classique.
Principes physiques

Des sondes optiques et / ou des sondes lasers peuvent être utilisées et modifient les MMC. Elles détectent la distance entre la surface et le point de référence.

                             ii.        Machine de mesure de coordination portable (MMCP)

Les machines de mesure de coordination portable (MMCP) sont différentes des MMCT, les bras sont plus articulés (ils possèdent six à sept axes rotatifs au lieu d’axes linéaires). Ils sont également plus légers (moins de 10kg). Ce type de machine est très souvent utilisé dans les usines pour effectuer des contrôles de qualité.

                            iii.        Machine de mesure à multi-capteurs

Les MMCT utilisant des sondes tactiles sont souvent combinés avec d’autres technologies. Tel que les capteurs lasers, vidéos ou la lumière blanche pour fournir ce qu’on appelle la machine de mesure multi-capteurs. Les systèmes de triangulation de théodolite ou les systèmes laser distants ne sont pas considérés comme des machines de mesures multi-capteurs mais offrent le même résultat.

b)    Scanner sans contact

Les scanners 3D sans contact n’entrent pas en contact avec l’objet. Ils s’appuient sur des techniques actives ou passives pour analyser l’objet. Le résultat final obtenu est un nuage de points très précis.

                              i.        Scanners actifs sans contact

Les scanners actifs sans contact émettent un rayonnement et détectent son reflet pour analyser une surface. Les ultrasons, la lumière ou les rayons X sont les types d’émission possible. Ils peuvent être regroupés en trois catégories principales : scanner par temps de vol, scanner par triangulation et scanner par déphasage. Ces techniques de balayage laser sont généralement utilisées séparément, mais pour créer un meilleur balayage il est possible de les combiner.

Scanners par temps de vol

Les scanners lasers par temps de vol sont des scanners actifs sans contact qui utilisent la lumière laser pour analyser le sujet. Ils sont constitués d’un télémètre laser qui va chronométrer le temps d’aller-retour d’une impulsion de lumière ce qui indiquera la distance. Etant donné que la célérité « c » de la lumière est connue, on peut déterminer la distance de la lumière qui est deux fois la distance entre le scanner et la surface. La distance est donc égale à (  et « a » est l’aller-retour.

La précision d’un scanner 3D dépend donc de la précision de la mesure du temps que nous pouvons effectuer. Le télémètre laser détecte la distance d’un seul point à la fois dans son champ de vue. Il balaie son champ de vue en modifiant la direction du télémètre pour avoir plusieurs points. La direction du télémètre peut être modifié en tournant le télémètre ou en utilisant un système de miroirs rotatifs, méthode la plus courante puisque les miroirs étant plus légers offrent un meilleur changement de direction.

Les scanner pas temps de vol possèdent des avantages et des inconvénients :

  • Avantages : ils sont capables de fonctionner sur de très longue distance (à des kilomètres environ), ils sont donc adaptés à la numérisation de grandes surfaces (bâtiment ou surface géographique).
  • Inconvénients : problèmes de précision dû à la vitesse de la lumière qui est très élevée ainsi que le temps d’aller-retour qui peut rencontrer un obstacle ce qui mettra le point à un mauvais endroit. Ils sont donc très peu conseillés pour scanner des objets en mouvement.
Scanners par triangulation

Les scanners par triangulation sont des scanners actifs sans contact qui emploient la lumière laser pour analyser son environnement. Il fait briller un laser sur la surface et une caméra va chercher l’emplacement du point lumineux. En fonction de comment le laser frappe la surface, il est possible que la point apparaissent plusieurs fois dans le champ de vision de la caméra. Le nom de triangulation vient du fait que le point laser, l’émetteur laser et la caméra forme un triangle.

La longueur d’un côté du triangle, la distance entre la caméra et l’émetteur ainsi que l’angle de l’émetteur laser sont connus. L’angle du coin de la caméra peut aussi être connu. Ces informations déterminent la taille et forme du triangle, et donne l’emplacement du point laser. Très souvent une bande laser à la place d’un point est utilisé pour un balayage plus rapide.

Les scanner pas triangulation possèdent des avantages et des inconvénients :

  • Avantages : la faible portée leur permet d’avoir une précision relativement élevée (l’ordre de précision est de quelque dizaine de micromètres) et une très bonne résolution.
  • Inconvénients: possède une extrême sensibilité et une très grande difficulté à scanner des objets brillants.
Scanners par déphasage

Les scanners lasers par déphasage sont des scanners actifs sans contact qui fonctionnement par comparaison du déphasage de la lumière laser réfléchie à la phase standard. Similaire aux scanners laser par temps de vol, ils sont plus rapides et précis mais leur portée est réduite.

La méthode de déphasage permet de mesurer la distance par rapport à une surface, le scanner projette un rayon laser qui va revenir au scanner par réflexion, la distance va ensuite être calculée en analysant le décalage de phase entre le rayon émis et le rayon reçu. La mesure avec des hautes fréquences permet d’avoir des distances précises mais réduit la portée. Le décalage de phase obtenu est de  sachant que « v » est le temps de vol et « f » la fréquence de modulation.

Scanners à lumière structurée

Les scanners à lumière structurée sont des scanners actifs sans contact, ils projettent un motif lumineux sur la surface et observe sa déformation. Le motif sera projeté par un laser et une caméra (légèrement décalée de la source) va enregistrer toute potentielle déformation. Une technique similaire à la triangulation est utilisée pour calculer la distance.

Ce type de pratique est encore un domaine de recherche actif donnant lieu à de nombreuses publications chaque année. Ces dispositifs sont très rapides, puisqu’ils scannent tout leur champ de vision et non point par point, ce qui permet d’éviter les soucis de distorsion.

                             ii.        Scanners passifs sans contact

Les scanners passifs sans contact n’émettent aucun rayonnement, ils détectent le rayonnement ambiant réfléchi. Souvent les scanners de ce type utilisent la lumière visible, car c’est le rayonnement ambiant disponible, mais les infrarouges peuvent aussi être utilisés. Les scanners passifs sans contact comprennent les scanners stéréoscopiques, scanners photométriques et scanners à silhouette.

Scanners stéréoscopiques

Les scanners stéréoscopiques utilisent deux caméras possédants le même champ de vision tout en étant légèrement espacées. Les points sont déterminés en analysant les différences des images de chaque caméra. Cette méthode est basée sur la vision stéréoscopique humaine.

Scanners photométriques

Les scanners photométriques utilisent une seule caméra, mais prennent plusieurs images avec un éclairage variant. Cette technique se base sur une analyse poussée des informations que contiennent les photographies. Elles vont ensuite permettre de créer un modèle en trois dimensions du sujet scanné.

Les scanners photométriques sont basés sur une fusion entre des algorithmes et des calculs géométriques. La difficulté de cette méthode est la nécessité d’avoir un traitement rapide pour toutes les données. Ces appareils sont très précis et possède une bonne rapidité d’acquisition.

Scanners à silhouettes

Les scanners à silhouettes utilisent les contours créés par une séquence de photographies autour d’un objet avec un fond bien contrasté. Ces silhouettes vont être mise en commun et former une approximation de la surface de l’objet, mais il n’est pas impossible que certains courbes ne soient pas détectés. Par exemple si l’objet scanné est un bol, la cavité ne sera pas perceptible à la modélisation.

 

 

5.   Reconstruction des modèles

Les nuages de points produits par les scanners 3D ne sont pas utilisables tels quels. La plupart des applications utilisent des modèles 3D polygonaux ou CAO (conception assistée par ordinateur). L’utilisation des modèles permet de déterminer et relier les points proches entre eux afin de venir créer la surface de l’objet.

6.   Avantages et désavantages des scanners 3D

a)    Avantages

Les scanners 3D permettent de numériser de façon précise et rapide des objets en trois dimensions. Les données recueillies par ces dispositifs peuvent être utilisé dans la rétro-ingénierie, la santé, la préservation historique ou bien encore la création de prototypes.  Les scanners 3D créent des représentations numériques qui peuvent être modifiées (changement de taille, orientation, forme, …) à l’aide d’applications.

Ils sont également utilisés par des concepteurs pour leur travail, ils leurs permettent d’apporter des modifications aux prototypes, d’ajuster les pièces d’origine pour un meilleur assemblage ou encore de créer des pièces personnalisées.

b)    Désavantages

Malgré que le fait que les scanners 3D produisent des résultats de très bonne qualité et que les données recueillies sont utilisables et modifiables, la numérisation 3D coûte relativement cher.

7.   Le futur des scanners 3D

Les scanners 3D détecte la forme d’un objet et recueille ces données, cette technologie a trouvé des applications dans de nombreux domaines. Le marché de la numérisation 3D connaît une croissance plutôt rapide, notamment dû aux remplacements des anciennes méthodes mécaniques.

Une productivité plus élevée

L’utilisation des scanner 3D implique plusieurs zones de coûts tel que l’équipement de numérisation, la main d’œuvre pour exécuter la numérisation, … Les améliorations dans le traitement des logiciels ont réduit les couts de la main d’œuvre. Comme le coût du projet diminue, le volume augmente. Et l’augmentation du volume entraine l’achat de scanners ce qui contribue à la croissance du marché.

L’innovation des logiciels

Il existe de nombreuses applications qui permettent de convertir le nuage de point en données utilisables dans un logiciel de modélisation 3D. Ils sont un lien entre l’instrument de balayage laser et l’information utilisable. Ces logiciels évoluent avec des améliorations de fonctionnalités.

Les différentes applications

Une application de réalité virtuelle peut être utilisée pour former un espace virtuel en trois dimensions. Cet espace peut alors être utilisé dans des simulations informatiques dans divers domaines. Il peut être employé dans de nombreuses applications tel que dans le divertissement, la rétro-ingénierie, la culture, la santé, etc...

Divertissement

Les scanners 3D utilisés dans l’industrie du divertissement permettent de créer des modèles 3D pour les jeux vidéo et les films. Dans le cas des jeux vidéo ou des films, les développeurs utilisent les scanner 3D pour créer des modèles 3D pour gagner en temps car, il est plus rapide de scanner le sujet que de le créer entièrement en utilisant un logiciel de modélisation 3D.

Cette technologie permet d’améliorer l’image à l’écran étant donné que les modèles 3D sont des reproductions d’objet ou personnages réels.

Rétro-ingénierie

La rétro-ingénierie fait référence à la capacité de reproduire la forme d’un objet existant, basé sur la création d’une version numérisée de surface ou objet qui peuvent ensuite être transformé en moules ou matrices. Cette procédure est très courante et possède de multiples applications dans de diverses industries. La numérisation 3D permet de donner d’excellentes précisions de façon rapide.

Les scanners 3D permettent donc aux clients d’avoir la pièce même si le fabricant d’origine n’existe plus, améliorer les performances et fonctionnalités du produit, etc…

Culture

Les scanners 3D sont utilisés dans le but de préserver et restaurer les sites du patrimoine en danger. Les données recueillies par ces scanners vont être converties en imageries pour la conservation, les travaux de restauration et le tourisme virtuel.

Ils utilisent des faisceaux laser qui scannent le sujet créant ainsi un nuage de point mesurés avec précision. Ce nuage de point contient de nombreuses mesures qui pourra être visualisable directement après la numérisation.

Santé

Les scanners 3D sont utilisés pour capturer la forme 3D d’un patient. Des logiciels sont ensuite utilisés pour concevoir et fabriquer des prothèses. Par exemple l’utilisation des scanners 3D dans le domaine de la santé dentaire permet aux dentistes de créer des modèles uniques en utilisant un logiciel de CAO pour faire une reconstruction dentaire. Ils permettent de faciliter l’enregistrement et la reconstruction.

Les laboratoires, hôpitaux, cliniques ou encore les universités peuvent avoir besoin d’utiliser un scanner 3D pour récolter des informations sur le patient rapidement. En immobilisant une personne il est possible de scanner le corps entier, ou une partie du corps. L’avantage de l’utilisation de cette technologie dans le médical, est la possibilité d’avoir accès à des images de bonne qualité et très précise rapidement.

Les différents types de scanner

Il existe différents types de scanners 3D qui peuvent être regroupés en deux catégories : les scanners professionnels et les scanners pour les particuliers.

1.   Scanners professionnels

a)    Scanners laser aéroportés

Depuis 1994, une nouvelle technologie de modélisation du terrain a été mis à disposition. Cette technologie laser offre une alternative aux acquisitions traditionnelles. Les trois composantes fondamentales sont la position de l’avion déterminé par GPS, l’orientation surveillée par une référence inertielle et, la mesure de distance possible grâce à un dispositif qui mesure le temps nécessaire à la réflexion du faisceau depuis le sol à l’avion.

Il est possible de modifier les paramètres de la fréquence du laser, la hauteur de vol et la vitesse de l’avion pour convenir à tout type de projet.

b)    Scanners laser terrestre

Les scanners laser terrestre utilisent les mêmes principes que les scanners aéroportés sauf qu’ils sont basés sur le sol et permet de mieux capturer les objets discrets. Ces dispositifs peuvent mesurer plusieurs points par secondes, ce qui permet une collecte de données très rapide.

c)    Scanners laser portatifs

Ces systèmes créent une image 3D grâce au mécanisme de triangulation : un point ou ligne est projeté sur une surface à partir d’un appareil portatif et le capteur mesure la distance. Les données sont collectées par rapport à un système de données interne.

Lorsque le scanner est en mouvement sa position doit pouvoir être déterminée, elle est souvent déterminée par l’utilisation de fonctions de références ou en utilisant une méthode de suivi externe (utilise des caméras intégrées ou la photogrammétrie). Ces données collectées par ordinateur vont ensuite être traitées dans un logiciel de modélisation 3D.

2.   Scanners pour les particuliers

Le marché des scanners étant très étendu, des entreprises proposent la vente des scanners 3D aux particuliers. Pour choisir son scanner 3D il faut savoir quels types d’objets on veut scanner (choisir un appareil en fonction de l’objet à scanner, choisir un scanner mobile ou non, etc…), la résolution et précision que l’on veut avoir, et évidement le niveau de connaissances de l’utilisateur.

Il faut aussi bien choisir son logiciel qui permettra de retranscrire ce nuage de point en maillage polygonal. En fonction de la qualité du scan, il est possible que des retouches (tels que des suppressions d’éléments parasites, ou boucher des trous) soient faites pour améliorer le modèle 3D.

Cubify Sense

Le scanner Cubify Sense est scanner manuel qui fonctionne par lumière structurée. Ce dispositif très pratique grâce à la liberté de mouvement qu’il laisse, est rapidement devenu l’un des scanner les plus populaire sur le marché.

Il est très utile pour scanner rapidement de petits objets, mais possède de nombreux défauts. Le principal est qu’il a beaucoup de mal à scanner un objet lorsque le scanner n’est pas fixe, il est donc possible de le mettre sur un trépied pour contrer ce problème. Le Cubify Sense est livré avec le logiciel 3D Sense qui est un logiciel simple d’utilisation. Pour le prix, il est disponible sur le marché à moins de 500€.

David Starter Kit

Le scanner David Starter Kit est un scanner qui repose sur la triangulation laser. Le scanner est livré avec le logiciel David-4 (uniquement compatible avec Windows) qui fusionnera les faces de l’objet une fois numérisé. Il s’agit d’un scanner dit portatif, il faut le tenir dans sa main et balayer l’objet avec. Le David Starter Kit peut numériser des objets de taille allant de 10 à 400 mm avec une résolution jusqu’à 0,2 mm et son prix varie entre 600 et 680€.

MakerBot Digitizer

Le MakerBot Digitizer est l’un des premiers scanner 3D à avoir été mis sur le marché. Il est basé sur une technologie de triangulation laser et possède un capteur CMOS (« complementary metal-oxide-semiconductor », capteur photo) de 1,3 mégapixels. Equipé d’une plateforme rotative, ce scanner fixe offre une précision de 0,5 mm. Le logiciel livré avec, le MakerWare, a eu de nombreuses améliorations depuis son lancement. On peut retrouver ce scanner sur le marché pour le prix de 999€.

 

 

Conclusion

Un scanner tridimensionnel est un dispositif qui numérise la surface d’un objet, pour ensuite en faire un modèle en trois dimensions. L’histoire des scanners 3D a commencé dans la dernière moitié du XXème siècle. Cette technologie a trouvé des applications dans diverses domaines tel que l’industrie, le médical, etc.…

De nos jours, les scanners 3D possèdent une variété d’instruments possédant chacun leurs capacités. Les scanners mesurent un nuage de point et selon les informations collectées, le modèle 3D sera au plus proche de la réalité.

Il existe deux technologies pour numériser un objet :

-     Les scanners avec contact : nécessité un contact direct avec la surface à scanner. Fixé sur une plateforme immobile, une sonde s’occupe de scanner l’objet et de transmettre les données pour une modélisation. Il existe les machines de mesure de coordination traditionnelle, les machine de mesure de coordination portable et les machine de mesure de coordination à multi capteurs.

-     Les scanners sans contact :

  • Actifs : émettent un rayonnement et détectent le reflet pour analyser l’objet. Ce sont les scanners par temps de vol, par triangulation et par déphasage.
  • Passifs : n’émettent pas de rayonnement, ils captent le rayonnement ambiant réfléchi. Ils comprennent les scanners stéréoscopiques, scanners photométriques et scanners à silhouette.

Comme tout produit, les scanners ont des avantages et inconvénients. Ils numérisent de façon précise et rapide, et sont utilisables pour beaucoup de choses. Mais leur cout reste élevé.

L’employabilité des scanners lui permet de se retrouver dans le domaine du divertissement (jeux ou films), dans la rétro-ingénierie (reproduction de pièces), la culture (préservation de patrimoine) ou encore dans la santé (création de prothèses).

Ils peuvent être divisé en deux types : les scanners professionnels (scanners lasers aéroportés, scanners laser terrestres, scanners lasers portatifs) et les scanners mis à la vente pour les particuliers.

Le marché du scanner 3D est en pleine expansion puisqu’il remplace les anciennes méthodes. Il a permis de réduire le coût de la main d’ouverture. Les logiciels associés quant à eux ont réussi à continuellement s’améliorer.

 

 

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