طراحی اسکنر سه بعدی نوری

اسکن سه بعدی به دو روش مستقیم و غیرمستقیم قابل انجام است. عموما در آزمایشگاه‌های تست مکانیکی، اشاره‌گر دستگاه cmm و یا ساعت اندازه گیری تماس مستقیم با قطعه کار برقرار می کند و با حرکت و اندازه‌گیری مستقیم پشت سرهم جابجایی در نقاط گسسته‌ای از قطعه کار اندازه‌گیری می شوند. تماس مستقیم با قطعه کار و مخرب بودن روش، سرعت کم اندازه‌گیری و هزینه بالای دستگاه cmm، عیب‌های عمده روش مستقیم محسوب می‌شوند. در این کار پژوهشی با به ‌کارگیری اسکنر سه بعدی نوری، تعییرات سه بعدی قطعه کار به ‌صورت غیرمستقیم اندازه‌گیری شده است. در این آزمایش قطعه کار با اعمال نیروی فشاری تغییر شکل داده سپس الگوی سینوسی توسط یک ویدئو پروژکتور به سطح قطعه کار قبل و بعد از اعمال نیرو ‌تابانده شده و همزمان با یک دوربین دیجیتال تصاویر ذخیره شده است. در ادامه انتقال‌های فاز مخاسبه ‌شده بین تصاویر قبل و بعد از خمش با به‌کارگیری روابط مناسب ،به جابجایی نقاط مختلف ورقه فلزی در فضای سه‌بعدی تبدیل می‌شود. گفتنی است جهت اندازه‌گیری خمش ضروری است تا پاسخ غیرخطی سیستم ویدئو پروژکتور و دوربین تخمین زده و جبران شوند و نیز کالیبراسیون سیستم صورت گیرد. در نهایت، نشان داده خواهد شد که تکنیک افکنش الگوی دیجیتالی سینوسی به صورت غیر مستقیم و غیر مخرب قادر به اسکن سه بعدی قطعه کار با دقتی در حدود کسری از میلی‌متر و سرعتی به مراتب بیشتر از روش های مستقیم است.

3d optical scanner design

3d scanning can be done in two ways, direct and indirect. in mechanical testing laboratories, the cmm or dial indicator usually makes direct contact with the workpiece and is measured by moving and measuring directly in series with displacements at discrete points of the workpiece. direct contact with the workpiece and destructiveness of the method, low measurement speed and high cost of the cmm machine are the main disadvantages of the direct method. in this research work, using a 3d optical scanner, the 3d changes of the workpiece have been measured indirectly. in this experiment, the workpiece is deformed by applying a compressive force, then the sine pattern is projected to the workpiece surface by a video projector before and after the force is applied, and the images are stored simultaneously with a digital camera. then, the calculated phase transitions between the images before and after bending, using appropriate relations, are transformed into the displacement of different points of the sheet metal in three-dimensional space. it should be noted that in order to measure bending, it is necessary to estimate and compensate for the nonlinear response of the video projector and camera system, as well as to calibrate the system. finally, it will be shown that the sinusoidal digital pattern diffraction technique is able to indirectly and non-destructively scan 3d workpieces with an accuracy of about a fraction of a millimeter and much faster than direct methods.