Una scansione difficile: come affrontarla

Pietro Meloni Stampa 3D

Naturalmente, il punto di partenza per affrontare una scansione difficile è utilizzare un valido scanner e il suo software. E da questo punto di vista, nel caso in oggetto abbiamo potuto avvalerci delle più recenti tecnologie messe a disposizione da Artec 3D: il fantastico e versatile Artec Leo e lo scanner ad altissima risoluzione Artec Space Spider, supportati dall’altrettanto eccellente Artec Studio.
Ma, come vedremo, una scansione difficile resta comunque un arduo scoglio da superare anche per i migliori scanner in commercio: alcune peculiarità del soggetto da acquisire possono presentare difficoltà insuperabili con qualsiasi scanner, e richiedono la messa a punto di specifiche strategie e l’eventuale utilizzo di software di terze parti in sede di postprocessing.

Il kayak Galaxy, acquisito con Leo e Space Spider

Come è nato questo caso

Tutta colpa (o merito, semmai ne avesse qualcuno) del CoVid 19. In questo periodo di isolamento, durante il quale non erano possibili incontri di persona con i clienti, abbiamo utilizzato strumenti di meeting a distanza per le dimostrazioni degli scanner. Per uno di questi meeting, in base alle esigenze del cliente abbiamo deciso di effettuare la scansione di un kayak da pesca di circa 3 metri, pieno di minuti dettagli e superfici che facevano presagire una scansione difficile.

In prima battuta, abbiamo acquisto e successivamente processato in diretta durante il meeting l’intera imbarcazione con lo scanner Leo. Un lavoro di circa 40 minuti, che ha comunque dato un esito più che soddisfacente.

scansione difficile: Leo
Il primo risultato: la scansione del kayak montato con lo scanner Leo

In quaranta minuti non era possibile fare molto di più. Ma esaminando in seguito la scansione più da vicino, è emerso che si poteva fare di meglio. E che “fare di meglio” avrebbe richiesto la necessità di escogitare qualche “invenzione” per aggirare le insidie che si presentavano in questa scansione difficile.

Una scansione difficile: come affrontarla
Effettuando la scansione con i componenti montati, la risoluzione dei dettagli non è ottimale.

E in un periodo nel quale siamo costretti ad un isolamento forzato e un po’ noioso, come rinunciare ad una bella sfida apparentemente insuperabile?

Le difficoltà di questa scansione

La prima da considerare è la contemporanea presenza nel soggetto di elementi di grandi dimensioni con una geometria con pochi dettagli (lo scafo del Kayak), e di elementi molto più piccoli con minuti dettagli. In queste condizioni (in realtà molto comuni, si pensi alla scansione di un’auto), è praticamente impossibile utilizzare un solo scanner se si punta ad un risultato di qualità .
Impiegando uno strumento ad alta risoluzione per l’intero kayak si otterrebbe una mesh di dimensioni non processabili, e tempi di scansione biblici. Inoltre, nella parte inferiore (opera viva), la rarefazione di specificità geometriche – in relazione al limitato campo visivo di uno scanner ad alta risoluzione – porrebbe seri problemi di allineamento dei fotogrammi e conseguenti errori cumulativi in grado di pregiudicare la precisione delle misurazioni. D’altro lato, l’uso di uno scanner ad ampio campo visivo (come quello che abbiamo inizialmente usato) implicherebbe una risoluzione insufficiente per rappresentare i dettagli degli oggetti più piccoli.
Soluzione: usare due scanner diversi – nel nostro caso, Leo e Space Spider.

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Ma questo è solo il primo dei problemi di questa scansione difficile. Il secondo problema è quello dell’accesso ai vari componenti più piccoli, che per ottenere risultati ottimali dovrebbe essere acquisiti a 360 gradi. Cosa purtroppo impossibile se i componenti sono montati sullo scafo. Quindi? Niente paura. Cacciavite e chiave a brugola, e si smontano. Questo –  come primo positivo risvolto -, consente di  acquisire lo scafo (con lo scanner Leo) in condizioni ottimali, senza che la presenza dei componenti rimovibili precluda la visibilità di alcune aree.  Splendido: in pochi minuti, abbiamo finalmente la mesh lo scafo intero, senza nessuna zona “oscurata”, e con una ragionevole occupazione su disco.

Lo scafo, privo di tutti i piccoli componenti

Una scansione difficile: come affrontarla
Dopo aver smontato tutto quello che era possibile, abbiamo finalmente lo scafo pulito.

Ora possiamo procedere all’acquisizione di tutti i componenti che abbiamo smontato, a seconda delle dimensioni e dei dettagli ancora con il Leo o con lo Space Spider.
In questo, in particolare nel secondo caso, ci viene in aiuto la tavola rotante Bluetooth Artec. Il suo utilizzo è molto comodo. Quando viene avviata la scansione, la tavola viene posta automaticamente in rotazione. Nel caso si verifichi un errore di registrazione, la tavola si ferma, ruota in senso inverso finché l’allineamento viene ripristinato e automaticamente riparte. La scansione dei piccoli componenti diventa quasi un lavoro da catena di montaggio.
Perché il bicchiere nell’immagine? aiuta ad acquisire correttamente i bordi dell’oggetto, ed è quasi invisibile allo scanner, a causa del materiale con cui è realizzato. Questo ne semplifica la rimozione durante il postprocessing.

Scansione difficile: l'uso della tavola rotante per piccoli oggetti
Un particolare componente, acquisito sulla tavola rotante automatica con Space Spider

Catena di montaggio, dicevamo. O quasi. Già.
Alcuni degli oggetti sono “morbidi”. Montati hanno una forma, ma quando vengono smontati la forma è un’altra. E non si possono “ricollocare” in posizioni diverse per acquisirli a 360 gradi, perché essendo morbidi, la loro forma cambia ogni volta che vengono spostati.
Ma ormai ci siamo incaponiti, e ogni volta che si presenta una scansione difficile, anziché un fastidio diventa un piacevole stimolo a cercare una soluzione. Per la maniglia di trasporto, che prevede un elastico fissato ad un bottone sullo scafo, abbiamo progettato e stampato in 3D dei sostegni, fissandoli successivamente ad un’asta di acciaio, in modo che l’oggetto risultasse accessibile da tutte le angolazioni pur mantenendo la stessa forma di quando è montato.

Scansione difficile: possono essere necessari dei sostegni ad hoc
Un sostegno progettato per la scansione della maniglia
Scansione difficile: stampa di supporti
Abbiamo stampato dei supporti per sostenere i modelli con elementi mobili

Ah, certo, la maniglia montata ha delle viti. Così, abbiamo filettato i supporti, perché le viti dovevano essere nella stessa posizione anche nella scansione. E’ piacevole qualche piccolo lavoro di officina, quando si ha quasi sempre a che fare con modelli virtuali.

Scansione difficile: per poter collocare le viti, abbiamo filettato i supporti.
Maschiatura dei supporti

Una scansione difficile si può anche risolvere con l’aiuto di software terze parti

Insomma, ci siamo divertiti. Ma per alcuni componenti, costituiti da lunghe corde ed elastici come la linea di vita sulle fiancate e i tiranti di bloccaggio dei bagagli posti a poppa, si presentavano comunque delle ulteriori complicazioni a rendere questa davvero una difficile scansione. Non era possibile scansionarli montati, poiché ribaltando il kayak le corde avrebbero assunto un’altra posizione. E oltretutto se fossero stati acquisiti montati sarebbe stato difficoltoso scansionare con precisione anche la parte posteriore delle corde, quella a contatto con lo scafo.
Ma anche smontati i problemi non erano pochi. Da un lato, troppo oneroso ricostruire un sistema di sostegni che ne consentisse una scansione a 360 gradi. Dall’altro, anche avessimo adottato una simile soluzione, la lunghezza dei tratti di corda era eccessiva per la scansione con lo Space Spider, e avrebbe presentato difficoltà di registrazione. Ma volevamo un buon dettaglio, e la risoluzione del Leo avrebbe potuto non bastare.
Così, anche per sperimentare qualche “approccio esotico” (ci potrà succedere in futuro di dover affrontare situazioni limite), abbiamo chiamato in causa ZBrush, un potente software di scultura digitale al quale ricorriamo nei casi estremi.
Bene, per prima cosa, abbiamo “rimontato” digitalmente tutti i componenti acquisiti separatamente con lo Spider, inclusi i passanti della linea di vita e e gli occhielli di fissaggio degli elastici del “bagagliaio”.
Quindi, con la straordinaria funzione “Insert Multi Mesh” di ZBrush, abbiamo ricreato con facilità il cordame e gli elastici nelle opportune posizioni. Ci siamo concessi questa libertà, poiché comunque il reverse engineering di una corda non ha molto senso, ed una creata artificialmente si può tollerare per produrre un’immagine 3D.

Una scansione difficile: come affrontarla
Il “pennello IMM” di ZBrush che consente di modellare corde

E questo è il risultato: dettagli ora accettabili (abbiamo comunque contenuto la risoluzione per non aumentare eccessivamente le dimensioni del file).

Una scansione difficile: come affrontarla
I dettagli hanno ora una buona qualità, e la linea di vita è molto realistica
Una scansione difficile: come affrontarla
Dettagli della maniglia di prua e del tappo di svuotamento

Ed ecco, finalmente, il modello intero finito.

Una scansione difficile: come affrontarla
Il modello finito

Bene. A breve pubblicheremo un video relativo a tutte le tecniche utilizzate per questa scansione difficile.
Poi, quando sarà finito l’isolamento, potremo anche andare a pesca.

Consulta anche il sito Artec 3D per tutte le informazioni sui prodotti ed altri interessanti case study.

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