Qu’est-ce qu’un scanner 3D ?
Un scanner 3D est un appareil utilisé pour la numérisation 3D.
La numérisation 3D est une technique qui permet de collecter des données relatives à la forme d’objets ainsi que d’environnements réels, puis de construire des modèles numériques en 3D.
Un outil similaire à celle-ci est l’imprimante 3D, qui effectue des conversions dans le sens inverse. Le scanner 3D est un appareil qui convertit en effet des objets en données numériques, tandis qu’une imprimante 3D à l’inverse, convertit des données numériques en objets.
Utilisations des scanners 3D
On se sert souvent des scanners 3D au sein de l’industrie manufacturière. Tout d’abord, ils sont utilisés comme outils d’inspection de la qualité et peuvent servir à mesurer numériquement des parties complexes d’un objet. Des comparaisons peuvent également être effectuées avec le modèle 3D conçu.
Outre l’inspection de la qualité, les scanners 3D sont également utilisés pour la rétro-ingénierie. Cette dernière fournit des données 3D à partir du produit réel, qui peuvent être ensuite utilisées pour diverses analyses. En convertissant en données 3D des produits concurrents pour lesquels les données de conception ne sont pas disponibles, il est possible d’effectuer des analyses structurelles et de les comparer avec les produits de l’entreprise.
En dehors de l’industrie manufacturière, les données 3D peuvent être utilisées pour l’archivage numérique du patrimoine historique et culturel. Les monuments en pierre de grande valeur, par exemple, peuvent être préservés sous forme de données 3D. On se sert également des scanners 3D dans les domaines du divertissement tels que l’animation, la production de films et de jeux vidéo.
Principe des scanners 3D
Les scanners 3D sont d’abord des scanners avec ou sans contact, et il existe plusieurs méthodes sans contact. Les principes des trois méthodes les plus courantes sont les suivantes :
1. Scanners 3D avec contact
Les scanners 3D à contact convertissent la géométrie en données de coordonnées en mettant une sonde en contact avec l’objet. Comme ils sont en contact direct avec ce dernier, la précision de la mesure est élevée. Toutefois, le temps de mesure peut s’avérer relativement long et certaines formes ne peuvent pas être pénétrées par la sonde. Les scanners 3D à contact sont cependant utilisés pour les objets qui ne peuvent pas être mesurés par des méthodes sans contact.
2. Méthode à faisceau laser
La méthode du faisceau laser est un scanner 3D sans contact qui mesure en irradiant un faisceau laser sur l’objet. Il existe trois méthodes principales de faisceau laser : la triangulation, le temps de vol (TOF) et la détection de phase. La méthode de triangulation est très précise et convient pour la mesure de petites surfaces, tandis que celle du temps de vol convient à la mesure de grandes surfaces. La méthode de décalage de phase, également connue sous le nom de “méthode de déphasage”, fournit quant à elle une grande quantité de données de nuages de points en un temps relativement court. Elle a toutefois tendance à produire davantage de données provenant de réflexions laser diffuses en tant que bruit.
3. Méthode à projection de la lumière sur le motif
La méthode de projection d’un motif lumineux est un autre principe intégré dans les scanners 3D sans contact. Cette méthode consiste à projeter sur l’objet une lumière en forme de bande provenant du scanner. Elle également capable d’obtenir des données 3D à partir de la lumière réfléchie, qui change en fonction de la forme de l’objet. Comme la source lumineuse est une LED plutôt qu’un laser, elle peut être utilisée sur le corps humain et des informations sur les couleurs peuvent être obtenues, ce qui explique son utilisation relativement répandue.
Précision des scanners 3D
Les scanners 3D produisent des données de numérisation 3D de l’objet, mais ils ne le reproduisent pas toujours parfaitement.
Les erreurs des scanners 3D concernent notamment la position des nuages de points de l’objet et la distance entre eux. Il est important de choisir un produit en fonction de la marge d’erreur qu’il peut tolérer, car ils sont étiquetés en fonction de leur précision. Naturellement, ceux de haute précision sont plus chers, mais certains produits permettent des mesures multiples pour compenser les erreurs.
Les données polygonales créées par un scanner 3D peuvent également être combinées manuellement pour accroître la précision. Il s’agit de données composées d’éléments de surface. Pour cette tâche, l’expérience est importante, car il est nécessaire de connaître la meilleure méthode d’amélioration de la précision pour l’objet.