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settembre 2014
immagini, che a sua volta dipende dalla qualità dei
sensori (almeno 8 megapixel) e delle ottiche del
dispositivo. La gratuità e/o il basso costo delle app
ne consigliano l’utilizzo a chi privilegia la velocità e
l’economicità rispetto alla qualità e sono una buona
soluzione per iniziare.
Scelta di uno scanner 3D
Nella scelta di uno scanner 3D entrano in gioco mol-
ti fattori: dimensione del modello che solitamente
bisognerà scansionare, grado di dettaglio dei parti-
colari, tipologia della forma (organica, geometrica,
scenario), materiale e colore dell’oggetto, destina-
zione della scansione (mesh, reverse engineering,
stampa 3D), qualità e accuratezza dimensionale
necessarie, esigenza o meno di acquisire texture,
tempi di scansione e postprocessing, tecnologia di
scansione, competenza tecnica necessaria per uti-
lizzare il sistema (ovviamente i sistemi destinati a
chirurghi plastici, dentisti e orafi devono essere più
semplici rispetto a quelli destinati ai progettisti) e
budget disponibile. Per motivi di carattere meccani-
co e ottico, la maggior parte dei modelli in commer-
cio ha una gamma di applicazioni molto specifica
e limitata e spesso sono forniti pacchetti hardware
e software specializzati. Per evitare di orientarsi su
un modello che poi si può rivelare sbagliato è me-
glio richiedere direttamente al potenziale fornitore
di uno scanner 3D una dimostrazione pratica sulla
tipologia di oggetti che si intendono acquisire per
verificarne: le modalità di utilizzo, i tempi di acqui-
sizione e la qualità dei risultati ottenuti.
Il mercato dell’imaging
e della scansione 3D
Il mercato della scansione 3D e dell’imaging è in
evoluzione sinergica molto rapida con la diffusione
delle stampanti 3D. Infatti, gli oggetti che si pos-
sono produrre con una stampante 3D e di cui non
si hanno i file CAD sono molti di più di quelli per
cui questi modelli digitali sono disponibili. Secon-
do un rapporto di ricerca di Markets&Markets del
2013, il mercato imaging e scansione 3D è desti-
nato a crescere dai 3,01 miliardi dollari del 2013 a
9,82 miliardi entro il 2018, con un tasso di crescita
composto medio annuo (Cagr) del 26,7%.
La classificazione tecnologica
Le diverse tecnologie per la scansione 3D sono basate su contatto fisico per presa manuale, oppure senza contatto
mediante scansione 3D laser o con luce strutturata, in funzione delle specifiche esigenze.
Scanner 3D a contatto fisico
(touch probes). Basato su bracci meccanici con tastatori meccanici o laser ed encoder
angolari, utilizzati soprattutto nell’industria meccanica e nelle applicazioni artistiche.
I metodi senza contatto fisico possono essere di tre tipi.
Trasmissivi
, TAC (tomografia assiale computerizzata), RMN (risonanza magnetica nucleare) e ultrasuoni (ecografia).
Riflessivi ottici a luce strutturata
, utilizzano il principio della triangolazione trigonometrica, dove la precisione è pro-
porzionale al volume (1.000:1) e sono adatti per volumi di lavoro piccoli (esempio: 5 centimetri di volume, precisione
50 micron) e per distante ravvicinate.
Riflessivi laser
, se ne utilizzano di varie tecnologie laser anche in funzione della distanza e della dimensione degli og-
getti.
Scanner 3D laser a corto raggio
(distanza focale minore di un metro). Gli scanner 3D laser a triangolazione sono dotati
di un sensore che raccoglie la luce laser riflessa dall’oggetto, e utilizzando la triangolazione trigonometrica calcolano la
distanza tra l’oggetto e lo scanner.
Scanner 3D laser a medio e lungo raggio
(distanza focale tra 2 e 600 metri). Questi sistemi misurano con la precisione
dei picosecondi il tempo di andata e ritorno di un impulso di luce (tempo di volo) necessario dal laser per tornare al sen-
sore (fotodiodo), e calcolano la distanza della prima superficie riflettente incontrata dal raggio emesso in una specifica
direzione. Ruotando il laser e il sensore, di solito tramite uno specchio, lo scanner esplora l’intero campo di visibilità a
360 gradi. I laser a tempo di volo possono misurare da 10.000 a 100.000 punti ogni secondo, con precisione variabile
da pochi millimetri ad alcuni centimetri, con distanze dallo strumento ai volumi di lavoro fino a centinaia di metri. Sono
usati spesso per scansionare edifici esistenti (all’interno o all’esterno) e siti archeologici.
I sistemi laser a shift di fase
sono scanner 3D a tempo di volo che oltre a pulsare il laser modulano anche la potenza del
fascio di luce stesso. La misura dello sfasamento è più precisa e i dati si raccolgono in modo più veloce.
