تعریف:

بر اساس اطلاعات  موجود نگارندگان تعریف کامل و جامعی درباره اسکنرهای سه بعدی وجود ندارد، از آنجائیکه اصول تکنیکی مختلفی برای اندازه گیری عناصر مورد نیاز وجود دارد تا مختصات سه بعدی را محاسبه نمایند، برخی از متخصصین سعی می نمایند تا اسکنرهای سه بعدی را براساس عملکرد آنها با سایر دستگاه های که بر پایه همین تکنیک کار میکنن مجزا نمایند.

در کنار سایر این مباحث، مبحث دیگری نیز بوجود می آید که آیا اسکنرهای سه بعدی متعلق به دسته ی دوربین های نقشه برداری مساحتی است یا متعلق به سیستم دوربین های فتوگرامتری. هر چند برای کاربر نتیجه مهم است صرفنظر از روشی که برای رسیدن به آن بکار گرفته می شود و از دید وی دسته بندی مطرح نمی باشد و اسکنر سه بعدی بتنهای وسیله ای است که می تواند از آن برای جمع آوری مختصات سه بعدی از سطح قطعه کار استفاده نمود.

بصورت اتوماتیک و در یک الگوی سیستماتیک

دریک سرعت بالا (صدها یا هزاران نقطه در هر ثانیه )

بدست آوردن نتیجه در زمانی کوتاه

دستگاه اسکنرشاید این توانائی را داشته باشد و یا نداشته باشد تا مقادیر بازتاب پذیری از سطح قطعه کار را علاوه بر مختصات سه بعدی سطح به شما بدهد.

اسکنرهای سه بعدی در موارد زیر استفاده می شوند:

بصورت اتوماتیک و در یک الگوی سیستماتیک

دریک سرعت بالا صدها یا هزاران نقطه در هر ثانیه

بدست آوردن نتیجه در زمانی کوتاه

2-کاربرد در میراث فرهنگی و باستانی :

مستندسازی متریک در میراث فرهنگی و باستانی معمولاَ کاربردهای مسافت نزدیک را شامل می شود، این موارد از مصنوعات کوچک تا مجسمه ها و ساختمان های در حال ساخت می باشد، اشکال و سطوج بی قاعده خیلی مواقع پیچیدگی کار را بیشتر می نماید درحالیکه اغلب اوقات زمان کوتاهی برای ابعادبرداری و اندازه گیری در اختیار ماست. در گذشته برد نزدیک فتوگرامتری تنها روشی بود که پاسخگوی این نیاز بود.

3-مبانی کارکرد:

1-3) تقسیم بندی اسکنرها :

زمان طی مسیر پالس لیزر: یک پالس لیزر به سطح قطعه کار فرستاده می شود و مسافت بین فرستنده و سطح بازتاب دهنده از مدت زمان طی شده بین انتقال و دریافت محاسبه می گردد. در اینجا از روش کار دوربین های نقشه برداری الکترونیکی استفاده شده است، درواقع یک دوربین نقشه برداری الکتریکی با موتور محرک می تواند به شکلی برنامه ریزی شود که بتواند به عنوان یک اسکنر سه بعدی عمل نماید. اما سرعت اندازه گیری بسیار پایین خواهد بود و به علت وزن دستگاه شاید نتواند به قدر کافی سریع عمل نماید و پردازش سیگنال ها بسیار طول خواهد کشید و مقادیر زاویه بسیار پرزحمت از دوایری که داده شده است خوانده می شوند. در اسکنرهای سه بعدی معمولاَ از قطعات چرخنده کوچک برای انحراف زاویه ای پرتولیزر استفاده می شود ( دست کم برای یکی از دو زاویه) و از الگوریتم های ساده تر برای محاسبه برد استفاده می نمایند که ممکن است باعث کاهش دقت دستگاه شود. نوعا” انحراف استاندارد در روش زمان پرواز از مرتبه چند میلی متر است. از آنجائیکه بردها نسبتا”َ کوتاه است این دقت برای کل حجم قطعه کار تقریبا” یکسان است . دقت سه بعدی همینطور تحت تاثیر دقت نقطه گذاری زاویه ای پرتو نیز قرار می گیرد. محققان کمی به این موضوع توجه می کنند و این مسئله هنوز عمومیت نیافته است .

روش مقایسه فازها : در این روش هم ازتکنولوژی دوربین های نقشه برداری استفاده می شود. در این مورد، پرتو فرستاده شد بوسیله یک موج هماهنگ تعدیل می شود و فاصله با استفاده از اختلاف فاز بین موج فرستاده شده و موج دریافتی محاسبه می گردد. از نقطه نظر کاربر این روش تفاوت آنچنانی با روش زمان پرواز ندارد اما در این روش به علت محاسبه پیچیده تر سیگنال نتیجه دقت بیشتری خواهد داشت ( در برابر سرعت اندازه گیری ). از آنجائیکه یک سیگنال برگشتی کاملا” تعریف شده لازم است، اسکنر هایی که از متد مقایسه فاز استفاده می نمایند ممکن است برد کمتری داشته باشد و نقاط اشتباه یا حذف شده بیشتری داشته باشد.

2-3) اسکنرهای سه گوش ساز:

نوع تک دوربین – این نوع اسکنرها شامل  موارد زیر می شوند: یک قطعه فرستنده برای گسیل پرتو لیزر تحت زاویه معیین و با قابلیت تغییر جزئی از انتهای پایه مکانیکی به سمت قطعه کار و نیز یک دوربین  CCD  در انتهای دیگر پایه مکانیکی که نقطه یا خط لیزر را بر روی قطعه کار می نمایاند. موقعیت سه بعدی از سطح بازتاب دهنده قطعه کار از مثلث حاصل می تواند بدست آید. از این اصل در نقشه برداری استفاده می شود آنجائی که مسافت یاب هائی با پایه ی ثابت استفاده می شوند، از اینجاست که می دانیم که دقت فاصله بین دستگاه و قطعه کار با جذر این فاصله کاهش می یابد.

به وضوح و به دلایل عملی ، طول پایه را نمی توان به حد دلخواه افزایش داد. با این حال، این دستگاه ها نقش مهمی در مسافت های کوتاه و قطعات کوچک بازی می نمایند در جائی که آنها دقت بیشتری نسبت به اسکنرهای قابل تنظیم دارند.

نوع دو دوربین - نوع دیگری از اصل مثلث سازی استفاده از دو دوربین CCD  است ، هر یک در دو انتهای پایه ، نقطه یا الگوئی که که باید یافت شود بوسیله یک پروژکتور با منبع نور مجزا بوجود می آید که هیچ گونه تابعی برای اندازه گیری ندارد. راه حل های گوناگونی را می توان یافت ، عملیات پروژکت کردن می تواند شامل نقاط یا خطوط روشن متحرک از الگوی راه راه متحرک یا الگوی ساکن دلخواه باشد. راه حل هندسی نیز در اینجا همانند روش تک دوربین است ، بنابر این ویژگی های صحتی نیز همانند روش تک دوربین است. تمام دستگاه های اسکنر سه بعدی که از دو دوربین استفاده می کنند حجم بالای در ابر نقاط ارائه نمی دهند و نیز تمامی آنها در زمانی کوتاه نمی توانند مختصات سه بعدی ایجاد نمایند.

4- ملاحضات دقت : دقت همواره نیاز اصلی در مستندسازی بخش فرهنگی به شمار نمی آید.یک انحراف استاندارد چند میلی متری برای یک نقطه اسکن شده از سطح یک قطعه متعلق میراث فرهنگی نمی تواند آنچنان مشکلاتی را در پروسه ساخت بوجود آورد، اگر این نقطه قسمتی از یک قطعه کار است که دارای شکل هندسی منظم است( صفحه و سیلندر و غیره ) و این فقط برای شرح دادن پارامترهایی که این قطعه کار را در مدل CAD شرح میدهد استفاده می شود.اگر یک سطح بی قاعده مدل شده باشد (معمولا" به صورت نمایش مش) نویز در ابر نقاط می تواند فرآیند را دچار مشکل نماید به ویژه هنگامی که لبه ها اجازه ی عملیات هموارسازی سراسری را نمی دهند. بنابراین فرایند اسکن کردن در هر بخشی باید با توجه به نیازهای دقتی و انتخاب اسکنر مناسب همراه شود.

 اسکنر سه بعدی مناسب می تواند حمل آسان و نوع منبع قدرت و کیفیت نرم افزار اسکن کردن باشد.