Scanner laser VS scanner a luce strutturata

Pietro Meloni Scansione 3D

Nel recente periodo, la tecnologia di scansione di oggetti tridimensionali senza contatto ha prevalso sui tradizionali sistemi di digitalizzazione fisica dei modelli. Basati su principi ottici che sfruttano la triangolazione, gli scanner senza contatto sono essenzialmente di due tipi: laser e a luce strutturata.

Scanner laser

Gli scanner laser sfruttano un raggio laser che proietta una linea (o più raramente un punto) sul modello. La proiezione della linea viene “letta” da una telecamera, e l’elaborazione dei dati acquisiti consente di ricostruire la geometria. In generale, questi scanner sono di due tipi:

  • manuali, nei quali la linea viene fatta scorrere manualmente sul modello, muovendo il generatore di raggio laser, come se si trattasse di una “verniciatura spray”

    Uno scanner laser manuale hobbistico

  • fissi, nei quali la linea viene movimentata da un sistema automatico, per coprire una specifica area durante il suo percorso.

    Uno scanner laser automatico Roland, dotato di tavola rotante

Nei sistemi manuali, il generatore laser viene montato su un braccio antropomorfo, o vengono collocati sul (o attorno) al modello dei target che forniscono costantemente indicazioni di dove si trova lo scanner in qualsiasi momento. Anche nei sistemi nei quali il generatore laser viene mosso manualmente, non è possibile acquisire superfici in sottosquadro in quanto la posizione della telecamera è fissa. Per ottenere una scansione completa è necessario riposizionare più volte il modello nello stage in varie angolazioni, effettuare più scansioni e successivamente allinearle con l’aiuto di specifici software.
In generale, sia per le soluzioni manuali, sia per i sistemi automatici, la scansione laser prevede sistemi che implicano limitazioni dimensionali (specificatamente adatti alla rilevazione di modelli all’interno di un certo intervallo di dimensioni).

Scanner a luce strutturata

Questi scanner proiettano un pattern di luce sul modello (es.strisce). Attraverso l’analisi della deformazione dei bordi del pattern proiettato sulla superficie, effettuata con complessi algoritmi, viene ricavata la geometria del modello. In generale, questi scanner processano un’elevata quantità di dati (tipicamente, 15-30 scansioni complete, c.a. 2.000.000 di pixel al secondo). La ridondanza di informazioni rese disponibili consente una più efficace ed accurata ricostruzione, ed una significativa riduzione del rumore. Anche per gli scanner a luce strutturata sono disponibili modelli fissi e modelli a brandeggio manuale.

Gli scanner a luce strutturata con brandeggio manuale consentono di acquisire con facilità dettagli e superfici in sottosquadro,

Nel secondo caso, sono disponibili prodotti (es. Artec) che non necessitano di calibrazione o dell’uso di target o markers, e che possono essere utilizzati a tutti gli effetti come se si trattasse di una “videocamera 3D”.

Scansione di esseri viventi

Il laser è per definizione un dispositivo che proietta una luce di notevole intensità ed estremamente concentrata: questa caratteristica implica inevitabilmente un certo grado di pericolosità, in particolare per la retina. Questi scanner sono di conseguenza poco adatti alla rilevazione di volti. Il tempo necessario ad eseguire una scansione completa è relativamente lungo, e la necessità di eseguire scansioni da più angolazioni per accedere al maggior numero di superfici possibile ne sconsigliano ulteriormente l’impiego su esseri viventi, che difficilmente possono mantenere a lungo la stessa posizione. Al contrario, la flessibilità offerta dal brandeggio manuale degli scanner a luce strutturata, che consente di accedere facilmente a zone in sottosquadro, la velocità, l’accuratezza e l’assoluta sicurezza rispetto a potenziali danni alla vista, li rende il dispositivo ideale per la scansione di figure umane ed in generale per le applicazioni medicali.

Anche nel segmento degli scanner 3D low cost, il laser appare ormai una tecnologia che ha fatto il suo tempo. I limiti (soprattutto riguardo alla sicurezza, ma anche imposti dalla necessità di predisporre complessi stage) che caratterizzano le soluzioni laser sono superati dalle nuove soluzioni basate su sensori cinetici. Per maggiori informazioni, consultare l’articolo Bye bye Laser sempre in questa sezione.

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