Die Bedeutung von Genauigkeit und Auflösung beim 3D-Scannen

Zum besseren Verständnis der Anwendungs- und Systemanforderungen

In der Tat haben alle Scanner typische Anwendungsbereiche und Grenzbedingungen. Kein System kann alle erdenklichen Anforderungen erfüllen. Allerdings bietet der MicroScan im besonderen hohe (wenn auch nicht allerhöchste) Genauigkeit bei einem exzellenten Preis-Leistungsverhältnis. Dies macht ihn für praktisch jedes im 3D-Bereich tätige Unternehmen attraktiv. Viele Kunden, die einen Scanner benötigen würden aber nicht über ein entsprechendes Budget verfügen, können nun eine Beschaffung ernsthaft in Erwägung ziehen. Dies gilt für alle Marktsegmente, die im MicroScan-Prospekt erwähnt sind.
  
Zurück zur Genauigkeit: Bei der Auswahl eines 3D-(Punktwolken)Scanners war und ist generell immer noch die Genauigkeit für viele Kunden das wichtigste Entscheidungsmerkmal. Bei näherer Betrachtung ergibt sich jedoch, dass die Anzahl der Anwendungen, die wirklich höchste Genauigkeit erfordern, wesentlich geringer ist als erwartet.

Bei einem vorgegebenen Scanner sei die Auflösung der gemessenen Punktwolke höher als die lokale Dichte der Formänderungen (genauer: die Dichte der Krümmungänderungen) der erfassten Oberfläche. In diesem Fall bestimmen aufgrund ihres geringen Einflusses nicht einzelne Messpunkte die Flächenqualität, sondern das globale Verhalten der Punktwolke. Der entscheidenden Faktoren für die Endqualität sind vor allem die Verarbeitungssoftware und die Statistik des Messprozesses, nicht die Toleranz des Scanners. In einer real gemessenen Punktwolke sind die Verteilungen der Punkte auf beiden Seiten der wahren Fläche gleich. Daher verläuft die Modelloberfläche als Ergebnis der Verarbeitung sehr nahe an der idealen Objektoberfläche. Dies gilt für das 3D-Modell in Polygonrepräsentation (bei sorgfältig gewählten Glättungsparametern) und auch für das NURBS-Modell, falls eine Flächenrückführung gefordert wird, z.B. beim Reverse Engineering.

Nur in Flächenbereichen, in denen wesentliche Krümmungsänderungen im Punktabstand auftreten, wird die Genauigkeit des Scanners wichtig, da hier einzelne Messpunkte ausschlaggebend für die Flächenberechnung sein können. Mit einer Punktdichte um 0.1 mm kann MicroScan Objekte mit hoher Detailgenauigkeit erfassen. Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet dieser Begriff, dass Merkmale bis herunter zur spezifizierten Ausdehnung noch in den Messdaten berücksichtigt werden. Die MicroScan-Software verwendet ausgefeilte Algorithmen zur Ausrichtung der gescannten Einzelprofile, deren Genauigkeit die des beteiligten MicroScribes übersteigt. Im Ergebnis sind die Genauigkeit und Auflösung des Gesamtsystems den entsprechenden MicroSribe-Charakteristika äquivalent bzw. übertreffen diese noch. Außerdem wichtig zu wissen: Scharf ausgeprägte Merkmale wie Kanten oder Ecken können von keinem Punktwolken-Scanner erfasst werden, da die Objekttopologie a priori nicht bekannt ist bzw. nicht berücksichtigt werden kann. Bei Bedarf müssen diese Merkmale per Software extrahiert und nachmodelliert werden.

Tests beweisen, was von der Theorie her einsichtig ist: Beim Vergleich von Scannern, deren Genauigkeiten und Auflösungen etwa in der gleichen Größenordnung oder sogar weiter auseinander liegen, weichen die letztendlich erzeugten Flächenqualitäten nicht signifikant voneinander ab. Daraus ergibt sich, dass mit MicroScribe und MicroScan die Preisgrenze für leistungsfähige 3D-Scannersysteme wesentlich abgesenkt wird. Dies ermöglicht die  Übernahme von Prototypen in die Produktion mit der höchsten Performance und dem niedrigsten Kostenniveau eines Laserscanners, die derzeit weltweit verfügbar sind.

Übrigens kann MicroScan auch zusammen mit den portablen Messmaschinen der neuen Generation MicroScribe MX eingesetzt werden, die Genauigkeiten von 0.1 mm und darunter bieten.