Tutorial scanner laser picza

Rapporto 3D Laser Scanner Picza Vito Bono Giulia Gambino Enrico Giacalone Maria Elisa Torre

INDICE

Cos’è PICZA LPX-250 Introduzione

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Strumenti per l’acquisizione dei punti La macchina Utilizzare la macchina tramite Dr. Picza Effettuare una scansione rotante Effettuare una scansione piana Miglioramento ed esportazione della mesh Qualità della scansione

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Effetti della brillantezza superficiale degli oggetti Osservazioni

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COS’È PICZA LPX-250 Introduzione

Picza LPX-250 è uno scanner laser 3D che permette facilmente la digitalizzazione di oggetti,

Area di scansione massima

utilizzando un fascio di luce laser. Attraverso questa tecnologia, poi, è possibile ottenere una riproduzione precisa del pezzo; ciò la differenzia sicuramente dal tradizionale metodo di rilievo.

Il laser scanner ha comunque dei limiti. Non può, infatti, scansire l’interno di un oggetto e eventuali sottosquadri, in quanto il raggio ottico scorre

Peso del carico massimo Metodo di scansione Sensore Laser

esclusivamente lungo una direzione. Inoltre la

altezza massima: 406,4 mm (16’’) larghezza massima: 254 mm (10’’) di diametro 5 kg triangolazione laser senza contatto lunghezza d’onda: da 600 a 700 nm potenza: 1,0 milliwatt

qualità della scansione può variare a seconda del materiale o del colore della superficie in esame (non è possibile scansire oggetti che sono trasparenti, traslucidi, lucidi, altamente riflettenti, o che hanno superfici scabre, in tessuto, o di colori scuri come il nero, blu o verde). In questi casi è necessario applicare una polvere opacizzante rimovibile, per attenuare o eliminare le proble-

Scansione passo

scansione in rotazione: circonferenza 0,2 - 60 gradi, altezza 2 406,4 mm scansione in piano: larghezza 0,2 - 230 mm, altezza 2 - 406,4 mm

matiche di scansione.

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Strumenti per l’acquisizione dei punti.

Fig.1 Scansione a tutto tondo.

Fif.2 Scansione piana.

La macchina

vrà scegliere se effettuare una scansione rotan-

Il 3D Laser Scanner Picza permette di ottenere

te o piana (Fig.4).

un modello tridimensionale a partire da un oggetto reale, grazie ad un raggio laser che la

Effettuare una scansione rotante

macchina usa per rilevare i punti che compongo-

La scansione rotante è ideale per scansire in

no la superficie dell’elemento da scannerizzare.

modo rapido oggetti sferici con superficie liscia.

Lo scanner permette di effettuare due tipologie

Scegliendo l’opzione “Scansione Rotante” si ef-

di scannerizzazioni: a tutto tondo o piane.

fettuerà una scansione a tutto tondo. In questo

Nel primo caso, lo scanner esegue una scansio-

caso il raggio laser percorrerà l’oggetto vertical-

ne a 360° dell’oggetto (Fig.1), nel secondo caso

mente.

invece, la scansione viene eseguita solamente

L’interaccia presenta una serie di comandi per

in una sola direzione (Fig.2).

settare al meglio la propria scansione (Fig.5).

Innanzitutto è necessario effettuare un’antepri-

Utilizzare la macchina tramite Dr. Picza

ma cliccando sull’apposito pulsante (1) così fa-

Dr. Picza è il sofware che permette di impartire i

cendo è possibile ottenere informazioni riguardo

comandi al macchinario. In Fig.3 è possibile osservare come si presenta l’interfaccia del programma all’avvio.

Per iniziare la procedura di scannerizzazione è necessario cliccare sul tasto in verde “SCAN” e a questo punto si aprirà una finestra dove si dro4

altezza e larghezza dell’oggetto che si possono verificare nella schermata sovrastante (2), nella quale è possibile intervenire intervendo sui pulsanti in basso (3). A questo punto è necessario settare per migliorarne le prestazioni.

Nelle impostazioni “Verticale” (4) è necessario

Fig.3 Interfaccia Dr. Pcza all’avvio.

Fig.4 Interfaccia Dr. Pcza dopo aver premuto il comando scan.

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Le due modalità di scansione che è possibile effettuare.

inserire l’altezza entro la quale la macchina do-

si dovrà stabilire l’angolo del piano che dovrà es-

vrà eseguire la scansione, mentre nelle imposta-

sere scannerizzato (2). Infine, in alto, bisognerà

zioni “Circonferenziale” (5) bisogna inserire gli

stabilire il numero di piani da scannerizzare (3).

angoli entro i quali il laser scanner dovrà eseguire la scansione. Molto importanti sono le impostazioni relative al “Passo/Punto circonferenzia-

Miglioramento ed esportazione della mesh

le” e “Passo/Punto direzione altezza” (6)in

Una volta terminata la scansione apparirà nella

quanto permettono di definire la qualità della mesh del modello tridimensionale.

Una volta che si saranno settate le impostazioni basterà cliccare sul tasto “Scansione” (7) ed attendere che verrà eseguita la scansione dell’oggetto.

Effettuare una scansione piana

finestra la vista della mesh (Fig.7), dove sarà possibile osservarla in tutte le sue parti agendo sulla barra di comando (1), questo per constatare che essa sia stata elaborata correttamente.

La barra (2) ha invece il compito di correggere le eventuali imperfezioni che si sono create sulla superficie

dell’elaborazione

tridimensionale.

Una volta soddisfatti del proprio lavoro è possibi-

Tale modalità di scansione è particolarmente

le esportarlo, preferibilmente, in un file STL per

adatta per l’acquisizione di aree pianeggianti,

essere successivamente elaborato con Rhino-

oggetti cavi, angoli obliqui e dettagli raffinati. Il

ceros 4.0 (Fig.8).

raggio laser 250 LPX scansiona un massimo di sei superfici ad angolo retto.

La procedura per effettuare una scansione piana è molto simile a quella della scansione rotante; alcune differenze si hanno nel tipo di settaggio delle impostazioni (Fig.6). In questo caso sarà necessario stabilire la larghezza entro la quale la macchina dovrà eseguire la scansione (1), mentre in basso, nelle impostazioni “Angolo” 6

Fig.5 Interfaccia scansione rotante.

Fig.7 Interfaccia Dr. Pcza dopo la scansione.

Fig.6 Interfaccia scansione piana

Fig.8 Interfaccia Dr. Pcza, esportazione file.

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Qualità della scansione L’hardware cattura in modo preciso l’intera geometria e le primitive di un oggetto all’interno di una nuvola di punti o una mesh di poligoni.

Una mesh poligonale, anche detta maglia poligonale, è una collezione di vertici, spigoli e facce che definiscono la forma di un oggetto poliedrico nella computer grafica 3D e nella modellazione solida.

Le facce consistono solitamente di triangoli, quadrilateri od altri semplici poligoni convessi, ma possono essere composti anche da poligoni concavi più generici con cui approssimiamo su-

Superficie scannerizzata con: passo/ punto circonferenza 1.00° e passo/ punto direzione altezza 1.00 mm

perfici curve, dal momento che cio semplifica il rendering.

Solitamente le mesh rappresentano esplicitamente solo la superficie (il volume è implicito).

Le mesh (o materiali a maglia) sono unità di misura generalmente utilizzate per determinare distribuzione di dimensione di particelle di materiali granulari.

Questi ultimi sono descritti come aventi una certa dimensione in mesh (usata quindi come unità di misura). Ad esempio la sabbia ha 30 mesh. Di per sé questa descrizione è un po’ ambigua, una specifica più precisa indica che un materiale passa attraverso una specifica griglia (mesh) ma

Superficie scannerizzata con: passo/ punto circonferenza 1.00° e passo/ punto direzione altezza 0.60 mm

viene trattenuta da una griglia più fine.

Questa descrizione ha portato a stabilire un range di dimensione delle particelle.

In seguito vedremo che una superfice riflettente diminuisce i mesh causando delle anomanie nella scansione e si vedrà come rimediare tramite l’ applicazione di polveri sulla superfice.

Superficie scannerizzata con: passo/ punto circonferenza 1.00° e passo/ punto direzione altezza 0.20 mm

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Effetti della brillantezza superficiale degli oggetti.

Osservazioni

Fig.1 Moro con superficie lucida.

Fig.2 Moro con superficie opaca.

Spesso il risultato finale di un elaborazione tridi-

malie.

mensionale può presentare delle anomalie

Nel caso in cui l’elemento da scannerizzare pre-

nell’elaborazione della mesh.

senta una superficie lucida, è necessario rico-

Come è possibile osservare nella Fig.1, l’elabo-

prirlo con una particolare polvere opacizzante

razione tridimensionale di una riproduzione in

che è in grado di impedire la deformazione del

legno lucidato del Moro di Porta Nuova presen-

raggio laser.

ta all’altezza del collo e del braccio destro dei fori, mentre, sulla gran parte del braccio sinistro sono presenti delle anomalie superficiali. Questi inconvenienti sono legati all’errore di lettura che il 3D Laser Scanner Picza commette nel momento in cui calcola la distanza dei punti della superficie dell’oggetto da rilevare. Il fenomeno è legato al grado di brillantezza superficiale dell’oggetto che, a causa della sua riflessività, provoca una distorsione del raggio laser.

Per l’elaborazione della Fig.2 è stata utilizzata una riproduzione in legno opaco, grazie al quale è stato possibile ottenere una mesh pulita e ano9