Mjukvaran EXScan Pro

4.1 Mjukvaran EXScan Pro

EXScan Pro är skannerns mjukvara. Med hjälp av mjukvaran bestäms det hur skannern ska skanna och vilken skanningsmetod som ska användas. Mjukvaran hjälper användaren att se vad som händer då ett objekt skannas. Programmet talar om när skannern är för nära eller långt borta och det skannade området och visualiseras direkt på skärmen. Då kan det ses vad som skannats och vad som har missats. Det krävs fem olika steg för att kunna genomföra en inskanning och till sist mäta det skannade objektet, dessa är:

1. Kalibrering av skanner (Calibration).

2. Val av skanningsmetod (Scan Mode).

3. Skanning av objekt (Scan)

4. Efterbehandling av skanning (Post Processing)

5. Mätning av distanser på inskannat objekt (Measurment)

4.1.1 Kalibrering av skanner

Det första som behöver utföras innan en skanning kan genomföras är en kalibrering av skannern.

Kalibreringen utförs med hjälp av en kalibreringsplatta som följer med skannern, se figur 6. Det är fem olika steg som behöver kalibreras, med olika vinklar och höjder (430 mm, 470 mm, 500 mm 530 mm och 560 mm), se figur 7. Då skannern har kalibrerat in en av höjderna blir den kolumnen grönmarkerad. För att kunna gå vidare till steg två krävs det att alla olika höjder är grönmarkerade.

Om inte en kolumn blir grönmarkerad och det står ’’Too far move closer’’ gå längre upp eller ner med skannern tills kolumnen blir grönmarkerad. Stegen följs enligt beskrivningarna och det finns även en video som visar hur varje steg ska kalibreras in. Kalibreringen är nödvändig för att få ett så bra resultat som möjligt om kalibreringen görs bra är den bästa möjliga noggrannheten 0,04 mm.

Beroende på hur många skanningar som utförs är det lämpligt att om kalibrera skannern med jämna mellanrum för att bibehålla en bra kalibrering av skannern. Enligt EinScans egna manual (User Manual-EXScan Pro V3.2.0.2.pdf, 2019-05-05) är det rekommenderat att kalibrera om skannern om följande situationer inträffar:

• Om skannern har förflyttats mycket.

• Om noggrannheten på inskanningarna har minskat.

• Om skannern inte har blivit kalibrerad på 15 dagar.

• Efter att färgkameran har blivit inkopplad.

• Om en ny skanner används.

11 Figur 6. Kalibreringsplatta som används vid kalibrering av skannern.

Figur 7. Kalibrering av skanner i EXScan Pro.

4.1.2 Val av skanningsmetod

Det finns tre olika skanningsmetoder, de olika metoderna som finns är Handheld Rapid Scan, Fixed Scan och Handheld HD Scan. Beroende på vilken metod som används blir det olika noggrannheter på skanningarna:

• Handheld rapid Scan (upp till 0,1 mm noggrannhet) [7].

• Handheld HD Scan (Upp till 0,05 mm noggrannhet) [7].

• Fixed Scan (0,04 mm singel bild noggrannhet) [7].

Figur 8. Meny för val av skanningsmetod i EXScan Pro.

12 De olika skanningsmetoderna har olika fördelar och nackdelar. Valet av skanningsmetod bestäms utifrån vilket objekt som ska skannas. Rekommendationer för hur man väljer mellan de olika metoderna utifrån objekt:

• Fixed Scan rekommenderas att användas på objekt med en diameter som är mindre än 150 mm.

• Handheld HD Scan rekommenderas att användas då objektet är svårförflyttat eller för stort för rotationsbordet (Fixed Scan), fungerar på de flesta storlekar och geometrier om markeringar appliceras överallt på objektet. Denna metod tar längre tid än Rapid Scan.

• Handheld Rapid Scan är den snabbaste skanningstypen som kan skanna objekt upp till 3 x 4 m men kan inte skanna små objekt med enkla geometrier.

4.1.2.1 Inskanningsmetod Fixed Scan

Fixed Scan är en metod där skannern ligger på ett stativ för att kunna ta bilder från samma position flera gånger, skannern riktas mot ett objekt som ligger på ett roterbart bord. Då objektet ligger på bordet justeras skannerns bild in med hjälp av ett kors som projiceras från skannern mot objektet, för att se när avståndet är optimalt. När korset är synligt på objektet väljer man i programvaran EXScan Pro hur många rotationer (maximalt 180 rotationer) som ska utföras för att sedan skanna objektet stegvis. Likt fotogrammetri utför skannern en skanning av objektet för att sedan rotera ett steg och sedan ta en ny skanning tills alla steg är utförda och skanningen är klar. Färgskanning kan även användas vid Fixed Scan.

Då objektet står på det roterbara bordet kan inte skannern få med sidan som ligger mot det roterbara bordet, eftersom skannern skannar ovanifrån eller horisontellt på objektet. Om detta uppstår är det bara att skanna objektet igen efter första skanningen och lägga den sida som redan är skannad nedåt mot det roterbara bordet. Programmet gör automatiskt en justering (Alignment) av de olika skanningarna om en tredjedel av den första skanningen är med på den nya skanningen.

Om inte det inträffar måste en manuell justering utföras för att skanningarna ska justeras ihop.

4.1.2.2 Inskanningsmetod Handheld HD Scan

Handhållen HD skanning är en metod då kameran registrerar motsvarande 1,100,000 punkter i sekunden och tar 20 bilder per sekund [1] metoden ger en detaljrik bild av det skannade objektet.

För att skanna ett föremål med HD Scan finns det två olika metoder. Den första metoden är att använda markeringar (eng. ’’markers’’) som appliceras på föremålets ytor där skanning ska utföras.

Då använder skannern sig av markeringarna för att känna av föremålets geometrier (eng.

’’features’’) och den metoden är lämpad för objekt med enkla geometrier. Den andra metoden är att inte använda markeringar och bara skanna med HD kameran. Den metoden kan användas om föremålet har mer varierande geometrier.

4.1.2.3 Inskanningsmetod Handheld Rapid Scan

Handhållen snabb skanning är en metod då kameran registrerar motsvararande 1,500,000 punkter i sekunden och tar 30 bilder per sekund [1]. Det är den metoden som är mest lämpad för detaljrika och varierande geometrier. Rapid Scan kan använda färgkameran om behov finns att skanna in ett objekt med färg. Till skillnad från HD Scan har Rapid Scan inte samma detaljnivå, däremot går skanningen snabbare.

13 4.1.3 Inskanning av objekt

Vid de olika skanningarna är det viktigt att rätt ljusstyrka används. Det ställs in manuellt innan skanningen påbörjas för att skannern ska känna av objektets yta på bäst möjliga sätt. Nedan i figur 9 illustreras olika ljusstyrkor med tre bilder:

• (a) har för lite ljus då det inte finns något rött på objektet, skannern kommer inte kunna få med alla geometrier på grund av att det är för lite ljus som reflekteras.

• (b) har rätt mängd med ljus det ses genom att det är en blandning av rött och vitt på objektet.

• (c) har för mycket ljus då det är mycket rött på objektet, skannern kommer få svårt att skanna då det blir mycket ljus som reflekteras.

(a) (b) (c)

Figur 9. (a) Underexponerad, (b) Välexponerad, (c) Överexponerad

Efter skanningen är utförd behöver objektet göras till en solid form. Det gör man med ’’Mesh Model’’ som är att programmet skapar en solid modell av föremålet utifrån de punkter och polygoner som skapats. Det finns två sätt att ’’mesha’’ ett objekt:

• ’’Watertight Model’’ skapar en solid modell av det skannade föremålet. Används när man vill skriva ut ett skannat föremål direkt med hjälp av 3D-skrivare.

• ’’Unwatertight Model’’ bygger ett skal av det skannade föremålets yta. Används när föremålet ska efter bearbetas i CAD-mjukvara.

Figur 10. Val av Mesh Model i EXScan Pro.

4.1.4 Efterbehandling av inskannat objekt

Efterbehandling är det sista som utförs innan en mätning eller utskrift av objektet. Det finns fyra olika funktioner, dessa är:

• Hole Filling: Fyller igen hål som har missats under skanningsprocessen. Kan göras manuellt eller automatiskt.

• Smooth: Rundar av kanterna.

• Sharpen: Gör kanterna skarpare.

14

• Simplification: Simplifiera objektet genom att punkter och polygoner minskar detta behöver utföras om objektet ska överföras till en annan mjukvara till exempel SOLIDWORKS som har svårt att hantera större filer.

Figur 11. Efterbehandling av objekt i EXScan Pro.

4.1.5 Mätning av distanser på inskannat objekt

Måtten på den slutgiltiga digitala 3D-modellen måttas i EXScan Pro. Det är för att utreda hur bra toleranser objektet har jämt mot det objektet som har skannats. Det finns tre olika mätmetoder:

• Distance: Mäter distansen mellan två punkter som sätts ut manuellt på objektet.

• Surface Area: Mäter arean av de valda ytorna på objektet.

• Volume: Mäter volymen på objektet.

Figur 12. Mätning av objekt i EXScan Pro.