Numérisation 3D et scanner 3D
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Origine

La numérisation 3D   est un concept inventé pour la première fois dans les années 80. Les produits permettant cette numérisation emploient diverses techniques mais dans l’ensemble des cas, on parlera de scanner 3D.

Les scanners laser 3D peuvent généralement être répertoriés dans trois catégories principales :

- le laser par triangulation,
- le scanner 3D pat détection de temps de vol  ,
- le scanner 3D par changement de phase.

Ces techniques de scan laser sont généralement utilisées indépendamment, mais peuvent aussi être combinées pour créer un système de scan plus polyvalent. Il existe aussi de nombreuses autres technologies de scan laser, hybrides ou combinant d’autres technologies de scan 3D comme l’ « Accordéon Fringe Interferometry » (AFI – technologie révolutionnaire s’étendant au système laser linéaire 3D traditionnel d’interférométrie) ou l’holographie conoscopique (technique utilisée pour enregistrer des hologrammes en lumière incohérente au moyen d’un cristal bi-réfringent)

- La triangulation laser est la technologie la plus utilisée, notamment sur les objets ne dépassant pas une voiture. Elle est réalisée en projetant une ligne ou un point laser sur un objet et en en capturant ensuite sa réflexion par un capteur situé à une distance connue de la source du laser. L’angle de réflexion en résultant peut être interprété pour rapporter les mesures 3D de l’objet.

Nous allons vous parler dans ce site principalement de cette technologie

- Le scanner par détection de temps de vol   émet une impulsion de lumière laser qui est réfléchie par l’objet scanné. La réflexion en résultant est détectée par un capteur. Le temps qui s’écoule entre l’émission et la détection rapporte la distance à l’objet puisque l’on connaît précisément la vitesse de la lumière laser.

- Le scan par changement de phase s’effectue en comparant le changement de phase dans la lumière laser réfléchie à une phase standard, qui est aussi capturée pour la comparaison. Cela ressemble au scan par détection temps de vol   sauf que la phase de la lumière laser réfléchie améliore la détection de la distance, semblable à l’échelle vernier sur un pied à coulisse.

Un scanner 3D mesure le positionnement d’un échantillonnage de points dans un système de coordonnées de la surface d’un sujet pour ensuite en extrapoler la forme à partir de leur répartition : ce procédé est appelé une reconstruction 3D. Si la couleur de chacun des points est analysée, alors celle de la surface peut également être reconstituée.

Des analogies existent entre un appareil photo et un scanner 3D. Les deux ont un champ de vision et ne peuvent pas voir ce qui est masqué, les deux technologies étant optiques. Si le premier capture les couleurs des surfaces dans son champ, l’autre mesure son positionnement relatif par rapport à un échantillon de points des surfaces. L’image produite est basée sur une série de données composées des coordonnées positionnant chacune des points échantillonnés par rapport au scanner 3D. Si un système de coordonnées sphériques est utilisé et que le scanner en est l’origine, chaque point peut alors être identifié par des coordonnées (r,f, ?). r représente la distance du scanner au point. f et ? sont les angles formés entre la ligne allant de l’origine au point analysé à deux plans passant par l’origine, l’un horizontal et l’autre vertical. Ces coordonnées sphériques permettent de situer dans l’espace chacun des points par rapport au scanner.

Généralement, les données (coordonnées des points) recueillies avec une seule passe ne sont pas suffisantes pour modéliser entièrement un sujet. Le travail doit être effectué de nombreuses fois, voir des centaines de fois, à partir de points de vue différents. Toutes les données recueillies doivent être réinterprétées et situées dans un système de coordonnées unique et regroupées.

La numérisation 3D   est utilisée dans de nombreux domaines d’activités, notamment des secteurs tels que :

- Le design
- Le packaging
- La modélisation 3D  /Sculpture numérique
- L’art
- L’architecture
- Le médicale
- L’industrie
- Le sport
- Le militaire
- etc..