3D digitalizacija je proces prikupljanja podataka s realnog trodimenzionalnog objekta i njihovo predstavljanje u računarski razumljivom obliku. Shodno tome, uređaji za 3D digitalizaciju, koji se nazivaju 3D skenerima, imaju zadatak da obezbijede izvođenje takvog procesa. Sami uređaji mogu da se podijele u nekoliko kategorija, po svojim mogućnostima primjene, po cijeni i tehnologijama na kojima se zasnivaju.
Mogućnosti primjene uključuju animaciju za film, TV ili zabavu, dizajn i stilizaciju proizvoda, kulturne primjene kao što su virtualni muzeji i restorani, trodimenzionalni katalozi na web sajtovima, snimanje ljudske geometrije za robotsku hirurgiju i proizvodnju proteza itd. Postoje i složeni sistemi za 3D digitalizaciju koji omogućavaju skeniranje industrijskih objekata, kao što su luke, mostovi, putne petlje, elektrane, rafinerije i sl. s ciljem upotrebe u CAD bazama podataka za buduće modifikacije i arhiviranje, kao i sistemi koji skeniraju na molekularnom i atomskom nivou. Primjer 3D digitalizacije prikazan je na slici 1.
Slika 1. Primjer 3D digitalizacije rotora turbine
Sistemi digitalizacije za cilj imaju snimanje realnog predmeta i formiranje njegovog digitalnog 3D modela. Digitalizacije se može izvršiti na više načina, a ovisno o načinu izvršena je podjela uređaja, shodno slici 2. Neovisno kojom metodom se vrši digitalizacija, cilj je prikupiti informacije o položaju tačaka sa površine modela. Transmisione metode omogućavaju prikupljanje podataka i iz unutrašnjosti predmeta koji se digitalizira. Površine se snimaju kao skup tačaka u Dekartovom koordinatnom sistemu, a koordinate tačaka se snimaju u računarskoj memoriji, nakon čega se vrši njihova digitalna obrada. Sve tačke zajedno čine oblak tačaka, koji je osnova za kreiranje CAD modela. CAD model vrši se daljom obradom oblaka tačaka, a nakon dobivanja CAD modela, moguće je vršiti željene izmjene prije konverzije datoteke u STL format. STL format neophodan je za proces brze izrade prototipa.
Slika 2. Sistematizacija metoda 3D digitalizacije
Iako se radi o relativno mladoj naučnoj oblasti, reverzibilni inženjering raspolaže velikim rasponom uređaja koji omogućavaju 3D digitalizaciju realnog objekta. Razvijeni su i različiti pristupi kojima se vrši digitalizacija, te su iz takvih međusobno nezavisnih pristupa nastali 3D skeneri koji zadatak izvršavaju različitim metodama. Osnovna podjela ovih uređaja je prema načinu rada, te je izvršena podjela na uređaje koji digitalizaciju vrše aktivno i pasivno. Aktivne metode se dalje dijele na beskontaktne i kontaktne metode, ovisno da li se snimanje okruženja vrši pomoću kontaktnih skenera ili izvorom određene vrste elektromagnetnog zračenja.
Pasivni uređaji za 3D digitalizaciju ne zahtijevaju kontrolu izvora osvjetljenja, već se umjesto toga u potpunosti oslanjaju na osvjetljenje okruženja. Stereovizija je jedna od najčešće korištenih pasivnih metoda snimanja u inženjeringu i biologiji. Ovom metodom položaj tačke u trodimenzionalnom sistemu određuje se triangulacijom. Kao prvo, snima se 2D projekcija posmatrane tačke svakom od kamera koje čine sistem. Koristeći poznate kalibracione uređaje, određuju se svojstva slika snimljenih svakom od kamera i u virtualnom sistemu se povlače projekcioni pravci iz centara kamera kroz tačku u 3D prostoru. Presjecište ovih pravaca omogućava određivanje treće dimenzije, odnosno dubine, i ono određuje položaj posmatrane tačke u prostoru, te se taj položaj sprema u memoriju računara. Ostale značajnije pasivne metode su pasivno određivanje dubine, određivanje položaja tačaka u prostoru preko siluete i određivanje oblika na osnovu osjenčenosti predmeta. Uređaji koji rade na principima pasivne 3D digitalizacije su jeftiniji i jednostavniji od uređaja koji rade na aktivnom principu.
Aktivni uređaji za 3D digitalizaciju su efikasniji od prethodnih, jer koriste kontroliran izvor svjetlosti za snimanje okruženja ili okruženje snimaju mehaničkim kontrolnim uređajima slično kao kontrolne mjerne mašine.
REFERENCE
- Dragan Cvetković: Industrijski inženjering i dizajn, Beograd, 2012.
- Vinesh Raja, Kiran J. Fernandes: Reverse Engineering – An Industrial Perspective, London, 2008.
- Shashank Alai: A Review of 3D Design Parameterization Using Reverse Engineering, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 2013.
- Samir Đedović: Reverzibilno inženjerstvo, Seminarski rad, Mašinski fakultet, Univerzitet u Tuzli, 2011.
- Ćatić Samira: 3D skeneri, Seminarski rad iz predmeta Računarska grafika, Pedagoški fakultet, Univerzitet u Zenici
- Alan Topčić: Razvoj proizvoda, Tuzla, 2012.
- Douglas Lanman, Gabriel Taubin: Build Your Own 3D Scanner – 3D Photography for Beginners, Brown University, Rhode Island, 2009.
Alatnica 