La scansione 3D è il processo di acquisizione mediante scanner 3D di un soggetto originale nelle sue tre (3) dimensioni (D), cioè sugli assi (x, y, z) ed in base alle specifiche caratteristiche costruttive dello scanner tridimensionale, la scannerizzazione 3D ottenuta può o meno essere completa delle informazioni colorimetriche, cioè relative al colore dell’originale oltre che, delle sue eventuali caratteristiche materiche superficiali, cioè lucentezza, opacità, trasparenza, e relativa texture aptica.
La scansione 3D oggetti può definirsi completa, o tecnicamente definita anche scansione 3D reverse engineering, solo se provvista di tutte le informazioni relative all’orginale solido acquisito:
- spazio
- colore
- caratteristiche aptiche
Possono essere sottoposti a singola scansione 3D o scansioni 3D multiple mediante diverse sorgenti luminose oggetti di dimensioni piccole (misurati in centimetri) e molto grandi (anche alcuni metri) così come leggeri (misurati in grammi) o molto pesanti (anche alcune decine di chilogrammi).
Ovviamente per poter eseguire l’operazione occorre scegliere lo strumento di scansione tridimensionale più adatto e funzionale al risultato finale che si intende ottenere.
In rapporto alla finialità, cioè all’obiettivo produttivo e commerciale, l’oggetto sottoposto a scansione sarà praticamente sempre fermo, mentre a muoversi attorno ad esso nello spazio saranno gli elementi di illuminazione e acquisizione delle informazioni e attributi.
È bene specificare sin d’ora che Fenix Digital Group oggi tratta esclusivamente scanner 3D a colori del produttore italiano Metis, estremamente precisi (perché di derivazione aerospaziale) e specificatamente progettati per le aziende che fanno business nell’industria della decorazione (decor), della rotocalcografia, serigrafie industriali, applicazioni tecniche, e della riproduzione artistica (o Fine Art) o museale.
Come fare scansione 3D
La scansione 3D si fa disponendo nell’area di lavoro dello scanner 3D l’oggetto originale che si intende digitalizzare e avviando mediante software l’acquisizione dei dati del modello.
L’operazione è semplice, consiste in pochi gesti e click del mouse ed è relativamente veloce. I tempi di una scansione variano in rapporto alle dimensioni e caratteristiche dell’orginale, così come in base alla sofisticazione dell’informazione che si intende ottenere nel file della scansione 3D finale, anche i tempi di elaborazione possono variare significativamente.
L’area di lavoro dello scanner può variare in base alle specifiche adottate dal costruttore del dispositivo e al modello prescelto. Così come la capacità dello strumento di supportare pesi differenti e spessori differenti del materiale sottoposto alla scansione in 3D.
All’operatore è demandata l’operazione di corretto posizionamento dell’originale rispetto al centro del tavolo e alle indicazioni di piazzamento suggerite dal produttore della tecnologia.
La lettura ottica tridimensionale o al laser 3D (o strumento equivalente) dell’oggetto avviene mediante automatismi che predispongono alla giusta distanza focale la fotocamera e/o della sorgente. Nel caso delle scansioni effettuate con scanner Metis è una scannerizzazione 3D di tipo ottico.
L’importanza dell’ottica durante la scansione 3D
In base alla tipologia di scanner tridimensionale la qualità e la tipologia dell’obiettivo, delle lenti e dell’ottica e del sensore, influenzeranno in modo diretto il risultato finale.
L’impiego di un ottica di tipo telecentrico rispetto ad una di tipo entocentrica o pericentrica assicura che l’originale acquisito sia sempre coerente indipendentemente dalla sua posizione nel campo visivo (dell’ottica) e da quanto sia distante l’oggetto (dall’ottica/sensore). Con gli scanner Metis potrai liberamente scegliere questa tipologia di acquisizione con obiettivo telecentrico mediante Metis SuperScan PM3D oppure con ottiche tradizionali.
Le fonti luminose durante le scansioni 3D
L’illuminazione dell’oggetto originale è essenziale per la lettura degli attributi colorimetrici e di superficie, la quale avviene mediante luci anch’esse attivate in automatico o selettivamente da parte dell’operatore.
Le fonti luminose necessarie per ottenere una scansione 3D accurata devono essere a norma e prive di contaminanti IR (Infra Rosso) e UV (Ultra Violetto).
La potenza delle lampade e la loro taratura di temperatura necessaria all’illuminazione è mantenuta sotto controllo dal software dello scanner e da specifici dispositivi hardware presenti.
In base alla tipologia di scanner prescelto il numero di lampade e la loro inclinazione zenitale (cioè la disposizione con angoli diversi rispetto alla piena perpendicolarità dell’irraggiamento) può variare significativamente per numero e angolazione.
Il sensore per la scannerizzazione 3D
Maggiore è l’insieme di dati raccolti durante la scansione e la capacità di interpretazione del dato acquisito dal software, maggiore sarà la qualità del risultato finale.
Anche la qualità, dimensione (formato in mm), e la tipologia di sensore prescelto per l’acquisizione del dato varia in modo significativo il risultato finale ottenuto.
Nel 2022 il miglior scanner 3D utilizza un sensore da 16K di risoluzione massima. Questo per risultati ineccepibili ed estremamente dettagliati.
Infine è demandata all’operatore o al cliente, la scelta del risultato finale desiderato, in base all’inclinazione della luce scelta all’operatore.
Una volta scelta l’immagine finale potrà essere salvato il file coi parametri elaborati.
Se è prevista la stampa a rilievo o la stampa 3D dell’oggetto o dell’orginale acquisito è necessario verificare e indicare il numero esatto di livelli e la relativa caratteristica dimensionale necessaria alla deposizione dell’inchiostro (materia prima scelta) per la produzione.
Scansione 3D di un oggetto
La scansione 3D di un oggetto può verificarsi solo se lo scanner prescelto è adatto ad esso o adattabile ad esso.
Per la scansione di un oggetto è indispensabile prendere subito in considerazione i relativi parametri di base:
- Dimensione
- Peso
- Spessore
- Caratteristiche superficiali
Senza questi quattro parametri è molto difficile poter scegliere sia lo scanner oggetti giusto per la scannerizzazione 3D sia la tipologia di informazioni necessarie alla successiva riproduzione, per esempio.
A questo riguardo il tradizionale scanner oggetti minuti per il mercato consumer da abbinare alla stampante 3D per casa non va confuso con gli strumenti industriali con ottica e sensori professionali come quelli prodotti da Metis. Ricordiamo perciò che la nostra offerta di scanner 3D per oggetti è specificatamente circoscritta ai sistemi industriali.
Esempi reali con la scansione 3D di un oggetto
Immagina di dover acquisire una tela pittorica da 4x2m. Per poter acquisire la tela occorre un dispositivo per la scansione 3D che sia: o grande quanto la tela, oppure una tecnologia in grado di effettuare più scansioni parziali e quindi offrire mediante softare la possibilità di “montare” come in un puzzle i vari pezzi acquisiti. Quest’ultima soluzione è denominata in inglese “stitching”, che approfondiamo tra poco.
Lo stesso vale se si intende acquisire per esempio l’immagine 3D di un listello di legno o per riprodurre fedelmente un laterizio di grandi dimensioni.
E se la tela non può essere separata dalla cornice senza che una delle due sia compromessa? E se il listello di legno non può essere tagliato in formato più corto?
In tal caso lo spessore da considerare non sarebbe più pari ai pochi millimetri o centimetri della tela a sé stante, ma ovviamente alta anche più di 10cm o 20cm.
Come fare perciò ad ottenere un risultato realistico e affidabile con la scannerizzazione tridimensionale? Le moderne tecnologie, in particolare quelle di Metis sono dotate di piani di lavoro piccoli, medi e grandi, in grado di adattarsi ad ogni tipologia di esigenza.
Cosa è lo Stitching nella Scansione 3D?
Lo Sitiching nella Scansione 3D è la tecnica che permette di unire tra loro in modo quanto più perfetto e privo di artefatti ottici visibili, due o più scansioni di un medesimo oggetto al fine di crearne l’immagine completa o una più grande rispetto all’originale scansionato.
Immagina di dover ottenere la scansione completa di un listello di legno da 4 metri. Ciò che dovrai eseguire sono una serie di scansioni entro la larghezza massima offerta dal piano di lavoro dello scanner 3D e quindi unirle tra loro in sequenza, con precisione e assenza di diffetti riscontrabili visivamente al fine di ottenere un file unico dell’oggetto.
Quel file da 4 metri con l’immagine del listello di legno di piena lunghezza sarà poi riproducibile, per esempio su un pannello di Forex più leggero e la stampa sarà altrettanto perfetta e priva di “giunture” visibili sull’immagine stampata.
Il team di Fenix Digital Group ti offre esperienza e casi studio in diverse nicchie industriali i quali comprovano la versatilità e qualità della produzione ottenuta con Metis scanner 3D indipendentemente dalla loro versione, ottica e dimensione. Il risultato sarà gemello all’originale.
Servizio di scansione 3D conto terzi e in proprio
Dotare la tua azienda di produzione di uno scanner 3D di nuova generazione ti permette oltre che di assolvere a tutte le esigenze di acquisizione originali autoprodotti, o necessari alla tua filiera produttiva, di espandere il raggio d’azione della tua azienda attraverso servizio di scansione 3D conto terzi.
Questa tipologia di servizio può essere condotta e finalizzata in ambito industriale per la produzione di oggetti tridimensionali oppure per la produzione di decorazioni industriali e dell’arte. Fenix Digital Group occupandosi della fornitura di sistemi di scansione per l’industria del decor e dell’arte può aiutarti a sviluppare nuove aree di business in tali segmenti produttivi. Sono per tanto escluse oggi le applicazioni e scansioni 3D per oggetti in plastica, metalli o leghe tridimensionali.
Infatti un servizio di scansione 3D conto terzi professionale nel mondo del decor o del fine art, oggi, per essere condotto nelle migliori condizioni possibili necessita di sensori da almeno 16K di risoluzione e ottiche di levata qualità, così da abbattere il rischio di errori e scarsa qualità dell’immagine durante la ristampa o riproduzione tridimensionale con moderni sistemi a getto d’inchiostro.
I servizi di scansione 3D conto terzi sono remunerativi e fondamentali per piccoli e grandi brand che non dispongono ancora della strumentazione necessaria al fine di digitalizzare le loro collezioni di campioni e prodotti storici, indipendentemente dalla materia prima di cui sono fatti.
Altra attività possibile di scansione 3D conto terzi può essere improntata nei settori dell’arte, sia verso enti statali o para statali come musei e gallerie d’arte, oppure, verso privati: collezionisti e artisti.
Per questi ultimi infatti, è indispensabile poter ridurre al minimo l’assenza di un pezzo fondamentale della collezione, perché per esempio in restauro.
Proteggere l’opera d’arte originale acquisendone una scansione tridimensionale accurata permette in qualsiasi momento di avviarne una riproduzione fedele in ogni dettaglio tanto su tele antiche di recupero, quanto su qualsiasi altro tipo di superficie temporaneamente necessaria.
Quelli qui sopra menzionati sono solo degli esempi di scansione 3D conto terzi che la tua azienda potrebbe iniziare ad offrire oggi stesso dotandosi della giusta tecnologia e attraverso il supporto dei nostri specialisti.
I formati file della Scansione 3D
I formati file ottenibili a seguito di una scansione 3D sono i più diversi, in rapporto alla strumentazione che li ha eseguiti (proprietari) oppure aperti (open market), tuttavia è bene precisare anche in questo caso che gli scanner trattati da Fenix Digital Group sono adatti unicamente all’industria del decor e del mercato dell’arte, per tanto la scansione ha una finalità produttiva e industriale totalmente differente rispetto a quella necessaria per la produzione di oggetti tridimensionali in continuo.
Ai soli fini esplicativi, tra i vari formati 3D nel mondo degli scanner oggetti troviamo:
- .stl privo di dati colore, funzionale alla sola stampa monocromatica su stampante 3D
- .obj formato universale con i dati sul colore, può contenere la mappa della texture
- .ply formato 3D comune con dati colorimetrici
- .fbx file 3D con dati delle texture, per la Digital Content Creation (o DCC)
Queste estensioni di file sopra riportate differiscono per tipologia di informazione acquisita durante la scansione 3D da quelli necessari all’industria del decor e della riproduzione artistica e museale e successiva esigenza di riproduzione con stampa a rilievo 3D su stampanti UV LED.
Infatti nell’industria del decor, per esempio, si parla di SuperScansione che è resa possibile da scanner Metis, prodotti pionieri di mercato, diventati standard de facto, i quali, a seguito della scannerizzazione 3D producono file la cui apparenza visiva può essere ulteriormente elaborata e soprattutto senza mai dover ripetere la super scansione una seconda volta.
Ciò che restituisce una scansione 3D per l’industrial decoration e per l’arte è una serie di file composta da: file proprietario (Metis MDC) e dal quale generare file con informazioni fondamentali alla successiva archiviazione digitale oppure per la riproduzione fedele dell’opera originale mediante stampa inkjet UV LED con UV flatbed printer.
Una volta generato il file Metis MDC, è possibile elaborare file di produzione standard TIFF con profondità di Colore a 48bit o 24bit, oltre che in Scala di grigi a 16bit oppure a 8bit, così come JPEG ed altri formati tipici dell’industria grafica e della stampa.
Informazioni del file ottenuto con la scansione 3D
Attraverso una super scansione 3D lo scanner Metis genera una 3D Depth Map (o mappa di profondità tridimensionale) di tipo stereofotometrico ottenuta secondo una tecnica proprietaria dell’azienda romana denominata: Metis Photometric Stereo 3D.
Le informazioni acquisite e inserite nel file Metis MDC sono molteplici e includono:
- Normal Map
- Glossiness Map (mappa di lucentezza)
- Roughness Map (mappa di ruvidità superficiale)
- Metalness Map (mappatura della finitura metallizzata)
La scannerizzazione della superficie del materiale conterrà così una serie di informazioni indispensabili per una corretta riproduzione inkjet della crosta pittorica, così come per esempio delle venature di un’asse di legno, oppure della lucentezza e liscio di una piastrella.
E per tanto possibile immaginare come una volta acquisito il file sia possibile riprodurre tanto una pennellata artistica su un pannello di plastica, quanto su uno di metallo, oppure stampare su un pannello composito in alluminio verniciato la struttura tridimensionale di un nodo del legno.
Il prodotto così ottenuto può essere impiegato per creare nuovi prodotti commercializzabili inediti e a valore aggiunto.
Per maggiori dettagli sul mondo degli scanner tridimensionali per il decor ed il fine art, e dare la possibilità sia alle aziende lombarde che provenienti delle regioni limitrofe che vogliono approfondire le scansioni 3D Milano abbiamo allestito uno spazio riservato all’interno del Fenix Print Lab di Settimo Milanese in cui approfondire questo argomento durante gli open house dedicati e demo tecniche su scanner Metis e riproduzioni in rilievo con swissQprint.
Che tipo di scansione 3D vuoi realizzare e che tipo di applicazione vorresti produrre?
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