Scanner 3D

Types de scanners 3D

Un **scanner 3D** est un outil qui capture le monde physique et crée un modèle numérique 3D. Il le fait en mesurant la forme d'un objet et en collectant des données sur sa taille, sa forme et son apparence. Les scanners 3D utilisent des faisceaux laser, des caméras ou d'autres capteurs pour effectuer des mesures précises sous tous les angles et créer une représentation 3D détaillée qui peut être visualisée et manipulée sur un ordinateur. Il existe plusieurs types de scanners 3D, notamment :

• Scanners à lumière structurée : Ces scanners projettent une série de motifs lumineux sur l'objet à scanner. Une caméra capture ensuite les motifs déformés, et un logiciel calcule les coordonnées 3D en fonction de la projection du motif. La numérisation à lumière structurée est couramment utilisée pour les applications de rétro-ingénierie en raison de sa grande précision et de son efficacité. Elle est également utilisée pour les inspections de contrôle qualité dans les configurations de fabrication.
• Scanners 3D laser : Un scanner laser capture des données précises de nuage de points sur la géométrie d'un objet en émettant un faisceau laser et en mesurant le temps qu'il faut au faisceau pour revenir au scanner. Ce type de scanner 3D convient aux objets volumineux comme les bâtiments, les paysages et les équipements industriels en raison de ses capacités longue portée et de sa grande précision.
• Scanners 3D de contact : Dans ce cas, le scanner touche physiquement l'objet avec une sonde pour obtenir des données de nuage de points. Les scanners de contact offrent une très grande précision par rapport aux types sans contact. Ils sont principalement utilisés lors des inspections finales lorsque la précision maximale est requise. Cependant, leur vitesse de numérisation est inférieure à celle des scanners sans contact.
• Scanners 3D portables : Comme son nom l'indique, un scanner portable fait référence à un scanner 3D qui peut être tenu à la main et déplacé autour de l'objet à scanner. Selon la technologie utilisée, certains scanners portables peuvent exiger que l'opérateur reste dans une certaine plage, tandis que d'autres utilisent des systèmes de suivi pour guider la numérisation. Les scanners portables sont polyvalents car ils peuvent être utilisés pour scanner des objets de différentes tailles et formes de manière flexible.

Fonctionnement et caractéristiques d'un scanner 3D

Le marché mondial des **scanners 3D** est en croissance, car la demande de création de modèles 3D précis augmente. Des facteurs tels que la réduction des coûts du matériel, les progrès technologiques et l'adoption généralisée de la modélisation 3D dans les domaines de la santé, de la fabrication et de la construction sont à l'origine de la croissance du marché.

Un scanner d'objets 3D capture la géométrie de l'objet physique et crée un modèle numérique 3D. Les caractéristiques d'un scanner 3D qui permettent d'obtenir ce résultat sont les suivantes :

• Triangulation laser ou lumière structurée

  Les scanners 3D utilisent des techniques de triangulation laser ou de lumière structurée pour capturer avec précision les géométries externes. Ces techniques projettent un faisceau laser ou une lumière structurée sur l'objet pour déterminer sa forme. Le scanner mesure la déformation de la ligne laser ou du motif lumineux pour calculer les coordonnées des points sur la surface. Cette méthode crée des nuages de points de géométries de haute précision, ce qui en fait la meilleure solution pour les scanners de pièces en plastique 3D.

• Capteurs et caméras

  Des caméras haute résolution et des capteurs fiables collaborent avec la technique de triangulation laser pour former des nuages de points précis. Les caméras capturent la ligne laser projetée ou les motifs lumineux, tandis que les capteurs mesurent les distances avec précision. Ensemble, ils génèrent des modèles 3D détaillés de l'objet scanné.

• Génération de maillage

  Après la numérisation, les données brutes du nuage de points subissent une génération de maillage, une étape cruciale dans la création d'un modèle 3D. La génération de maillage relie les points du nuage par des faces polygonales, principalement composées de triangles, formant un maillage. Ce processus transforme le nuage de points en une représentation numérique utilisable, permettant une manipulation et un raffinement supplémentaires du modèle 3D.

• Capture de texture

  Certains scanners 3D avancés peuvent capturer les couleurs et les textures des objets scannés en plus de leur géométrie. Lorsqu'un scanner 3D capture une couleur ou une texture à partir de l'objet cible, le maillage généré peut être orné des couleurs et des motifs réels de l'élément scanné. Cela ajoute un niveau de réalisme et de détail au modèle 3D, le rendant visuellement précis et améliorant sa qualité.

• Précision et résolution

  Les scanners 3D ont une précision et une résolution variables définies par des facteurs tels que la longueur d'onde du laser, la précision du capteur et la vitesse de numérisation. Ces aspects déterminent le niveau de détail et de correction que le scanner peut atteindre dans la capture de la géométrie d'un objet.

• Vitesse

  La vitesse à laquelle les numérisations 3D sont effectuées dépend de plusieurs facteurs, notamment la taille de l'objet, sa complexité et le pas de point. Un pas de point plus élevé signifie que moins de points sont numérisés par unité de distance, ce qui affecte la vitesse et la résolution.

• Gamme volumétrique

  Il s'agit de la gamme de tailles qu'un scanner d'objets 3D peut numériser efficacement, des plus petits aux plus grands. Différents scanners sont adaptés à différentes gammes volumétriques en fonction de leur conception et de leurs capacités.

• Connectivité et traitement des données

  Les scanners 3D doivent souvent être connectés à un ordinateur ou à un appareil portable pour le traitement et la visualisation en temps réel des données pendant le processus de numérisation. Des options de connectivité telles que USB, Wi-Fi ou Bluetooth permettent le transfert de données entre le scanner et l'appareil de traitement. En outre, certains scanners sont dotés de capacités de traitement intégrées pour traiter les données numérisées en interne et générer le modèle 3D sans nécessiter d'appareil externe.

Scénarios d'utilisation des scanners 3D

Le marché mondial de la numérisation 3D connaît une croissance impressionnante. Des analyses de marché récentes montrent que l'industrie était évaluée à 2,5 milliards de dollars en 2022, et les experts prévoient un taux de croissance annuel composé (TCAC) impressionnant de 15 % jusqu'en 2030. Cette croissance souligne la demande croissante dans divers secteurs, mettant en évidence un potentiel de hausse pour le marché des scanners 3D.

Les acheteurs en gros et les détaillants de scanners 3D devraient examiner les différentes applications qui contribuent à cette croissance. La technologie a trouvé des applications dans le patrimoine culturel, l'architecture, la santé, la fabrication et le commerce électronique, entre autres secteurs. Voici une brève description des différentes applications qui mettent en évidence la polyvalence du scanner 3D :

• Applications de fabrication et industrielles : La numérisation 3D joue un rôle crucial dans la fabrication, le développement de produits et l'assurance qualité. Les concepteurs l'utilisent pour le prototypage rapide et la création de modèles numériques à partir de prototypes physiques. En revanche, les ingénieurs utilisent des scanners portables pour inspecter des caractéristiques difficiles d'accès lors de la vérification finale. La numérisation permet de comparer les normes prédéfinies et de détecter toute déviation ou tout défaut pour un contrôle qualité efficace.
• Patrimoine culturel et préservation : Le système de sondage du scanner 3D est idéal pour préserver et documenter les sites du patrimoine culturel, les artefacts et les structures historiques. Les architectes et les conservateurs utilisent des modèles 3D exacts pour créer des plans d'efforts de préservation. Les registres numériques détaillés protègent contre la perte ou les dommages et contribuent à la recherche, à l'éducation et à la restauration futures.
• Architecture et construction : Les opérateurs utilisent des scanners laser 3D pour capturer les conditions existantes lors des relevés. Cela est particulièrement utile dans les espaces intérieurs complexes comme les tunnels ou les bâtiments historiques. Les données précises du nuage de points obtenues deviennent une base pour la modélisation et la conception BIM. Elles permettent aux architectes et aux ingénieurs de détecter les collisions précocement, de planifier les rénovations et d'améliorer la coordination des projets.
• Applications médicales et de santé : La numérisation 3D trouve des applications dans diverses applications médicales, de l'orthopédie et des prothèses aux soins dentaires et même à la chirurgie réparatrice. Destinés à capturer la forme et la taille précises des parties du corps, ces scanners permettent de créer des solutions personnalisées pour les patients.
• Éducation et recherche : Le scanner 3D devient un outil d'apprentissage et de découverte dans les milieux universitaires. Il donne vie aux objets physiques, offrant des études approfondies qui encouragent la créativité et l'innovation. Les conservateurs utilisent la numérisation 3D pour créer des collections numériques qui rendent le patrimoine culturel accessible à un public diversifié.

Comment choisir des scanners 3D

Outre l'application, voici quelques facteurs importants à prendre en compte lors du choix d'un scanner.

• Précision et résolution : Ce sont des facteurs importants pour tout scanner 3D. La précision indique à quel point le modèle numérisé est proche de la cible réelle. En même temps, la résolution indique le niveau de détail du modèle. Par conséquent, les acheteurs doivent tenir compte de la précision et de la résolution d'un scanner 3D avant de l'acheter. Assurez-vous que les deux valeurs sont suffisamment bonnes pour les applications cibles.
• Facilité d'utilisation : Les acheteurs ont besoin d'un scanner 3D facile à utiliser et à configurer. Un tel scanner aura une interface utilisateur simple et un manuel d'instructions très clair. Un scanner 3D facile à utiliser nécessite moins de compétences et d'expertise techniques pour fonctionner correctement.
• Vitesse : La vitesse d'un scanner 3D dépend de la rapidité à laquelle il peut capturer toutes les données nécessaires. Les acheteurs ont besoin d'un scanner rapide pour augmenter la productivité et l'efficacité. De plus, les scanners rapides sont plus adaptés à la numérisation d'objets volumineux.
• Portabilité : Les scanners 3D portables sont plus pratiques à utiliser que les modèles de bureau. La portabilité du modèle dépendra principalement de la taille, du poids et de la source d'alimentation (batterie ou courant alternatif). Les scanners portables sont adaptés aux applications sur le terrain et aux lieux où l'espace de travail est limité.
• Connectivité : Un scanner 3D offre différents types de connectivité. Il s'agit notamment de USB, WIFI et Bluetooth. Les scanners dotés de bonnes options de connectivité permettent aux utilisateurs de transférer les données numérisées et de recevoir facilement les mises à jour logicielles.
• Durabilité : La durabilité d'un scanner 3D aura un impact sur les coûts à long terme. Les scanners plus durables nécessiteront moins de réparations et de frais d'entretien.
• Taille : La taille d'un scanner 3D limitera la taille des objets qu'il peut scanner. Les scanners plus grands peuvent gérer les objets volumineux, tandis que les petits sont uniquement adaptés aux petites cibles.
• Budget : Les acheteurs doivent budgéter un scanner 3D avant de commencer à magasiner. Tenez compte du coût initial du scanner et des coûts à long terme, tels que l'entretien, les frais de service et les coûts d'exploitation.
• Logiciel : Le logiciel du scanner 3D est important pour le travail de post-traitement, tel que le nettoyage du maillage et l'optimisation du modèle. Les scanners dotés d'un bon logiciel sont plus faciles à utiliser et disposent de meilleurs outils d'édition de modèles.

Q&A

Q : À quoi sert un scanner 3D ?

R : Les scanners 3D sont utiles dans l'industrie de la construction pour identifier et rectifier les erreurs ; dans le domaine de la conception de produits, ils sont utiles pour obtenir des mesures précises ; et dans le domaine de l'art et de la préservation du patrimoine, ils aident à préserver numériquement les artefacts anciens.

Q : Quel type de scanner 3D est le meilleur ?

R : Le meilleur type de scanner 3D dépend des préférences du client et du matériau scanné. Les scanners portables fonctionnent mieux pour les géométries complexes et les grandes pièces, tandis que les scanners laser fixes sont adaptés aux petits objets et aux géométries internes complexes.

Q : Comment fonctionne un scanner 3D ?

R : De nombreux scanners 3D utilisent la méthode de numérisation laser, où le scanner émet un faisceau laser et capture le point résultant avec une caméra. Le scanner calcule ensuite la distance de chaque point et génère un nuage de points qu'un ordinateur peut convertir en un modèle 3D.

Q : Quel impact les scanners 3D ont-ils eu sur les industries ?

R : Grâce à la technologie de numérisation 3D, un contrôle qualité précis et rapide est possible. Cet impact, associé aux progrès technologiques et aux changements dans les processus de production, a permis d'améliorer la qualité des produits et de réduire le délai de mise sur le marché.