3D-skannaus ja sen hyödyntäminen 3D-suunnittelussa

Abstract

Opinnäytteen toimeksiantajana toimi Leanmec Oy, jonka mielenkiinto oli herännyt 3D-skannaamiseen. 3D-skannausta hyödynnettäisiin erilaisten kappaleiden takaisinmallinnuksessa ja ympäristön tilaskannaamisessa. Tämän pohjalta lähdettiin tutkimaan 3D-skannauksen menetelmiä nykyhetkellä. Menetelmät jaettiin koskettaviin ja ei koskettaviin mittaustavan mukaan. Tämä opinnäytetyö antaa kiinnostuneille hyvän tietopohjan 3D-skannauksen menetelmistä ja sen käyttökohteista. Näistä eri menetelmistä keskityttiin niihin, joita konetekniikan ja teollisuuden aloilla käytetään.

Työssä selvitettiin, miten skannausdatasta muodostuu 3D-malli. Turun ammattikorkeakoulun Artec Eva -3D-skannerilla suoritettiin erilaisia koeskannauksia, jonka jälkeen skannausdata käsiteltiin ja rekonstruoitiin pistepilveksi, 3D-malliksi. Tulosten perusteella pohdittiin, millaiset asiat vaikuttavat heikentävästi skannauksen laatuun ja miten ehkäistä niitä.

Laitevertailun lähtökohtina olivat tiedot erilaisista menetelmistä, niiden käyttökohteista ja Artec Evan koeskannaukset. Koeskannausten perusteella nähtiin, millaiseen lopputulokseen päästään laitteen käyttämällä menetelmällä ja teknisillä ominaisuuksilla. Vertailuun valikoitiin kaksi käyttökohteeseen sopivaa menetelmää, strukturoitu valo ja kolmiomittaus. Vertailua varten luotiin matemaattinen malli, jolla voitiin verrata eri menetelmillä toimivia laitteita keskenään. Työssä käsiteltiin laitehankinnan lisäksi 3D-skannaamisen hyödynnettävyyttä ja muita mahdollisia aiheutuvia lisäkustannuksia ja investointeja yrityksen näkökulmasta.

This thesis was commissioned by Leanmec Oy, which showed an interest towards 3D scanning. 3D scanning would be utilized in reverse engineering with different kind of parts and scanning of the environment. Based on this, the research was started by studying the current methods of 3D scanning. The methods were divided into contact and non-contact according to the measuring method. This thesis provides good basic knowledge of the methods and its applications for those who are interested. The methods that are used in the field of mechanical engineering and industry have been studied more profoundly.

In this thesis the creation of a 3D model from scanning data was studied. Turku University of Applied Sciences’ Artec Eva 3D scanner was used for making different examples, which was followed by editing and reconstructing them into a point cloud 3D model. Using these results the factors that affect entreating of the quality of the scans and how to decrease them were considered.

The starting points for the device comparison were information about the different methods, their applications and the test scanning of Artec Eva. Based on the test scanning, it was possible to see what kind of result would be achieved with the method used by the device and its technical properties. Two methods suitable for the application, a structured light and triangulation, were selected for the comparison. For the comparison, a mathematical model was created to compare devices operating with different methods. In addition to the device acquisition, the usefulness of the 3D scanning and other possibly caused extra costs and investments were examined from the point of view of the company.