3D Digitizer

Transcrição

3D Digitizer

Instruments Systems Division – 3D
Optische 3D-Messtechnik
2. Juni 2005 - Berlin
Dipl.-Ing. Thorsten Terboven
Konica Minolta Photo Imaging Europe GmbH
Instrument Systems Division – 3D
3D Scanning - Inhalt
•KonicaMinolta / 3D Business
•3D Modelling Software oder 3D Digitizer
•Anwendungsgebiete von 3D Digitizern
•Methoden der 3D Vermessung
•Qualitative Merkmale
•Genauigkeit vs. Preis
•Laser Triangulation: Stärken / Schwächen
•Arbeitsstufen der 3D Digitalisierung
•Kommerzielle 3D Digitizer Software und Systeme
Konica Corporation, Tokyo
Minolta Co. Ltd., Osaka
KONICA MINOLTA HOLDINGS, INC.
Konica Minolta Holding
Gründungsjahr: 1873 (Merger Konica & Minolta 2003)
Beschäftigte weltweit : 35.600
Geschäftsbereiche:
Bürokommunikationssysteme
Optische Produkte
Photographische Produkte
Medizinische Geräte
Messgeräte
Muttergesellschaft: Konica Minolta Holdings, Inc., Tokio, Japan
Konica Minolta – Network
More than 140 subsidiaries in 34 countries
Headquarters
Konica Minolta – Business areas
Office Equipment
Optical
technology
Konica Minolta
Materials
technology
Imaging
technology
Nano
technology
Optical Equipment
Photo Imaging
Medical Imaging
Measuring Instruments
Graphic Imaging
Konica Minolta – Companies
- Business companies -
Konica Minolta Business
Technologies, Inc.
Konica Minolta
Opto, Inc.
Konica Minolta
Photo Imaging, Inc.
Konica Minolta
Medical & Graphic, Inc.
Konica Minolta
Sensing, Inc.
- Common function companies -
Konica Minolta
Holdings, Inc.
Konica Minolta
Technology Center, Inc.
Konica Minolta
Business Expert, Inc.
Konica Minolta – Sensing
Hiroshi Furukawa
Location of head office: Osaka
President
Consolidated Sales:
2.7 billion yen*
Number of employees:
Approx. 400 (consolidated)
*FY2003 Actual result
Manufacturing and sale of measuring
instruments, etc. for industrial, photographic
and medical purposes.
Bereiche Konica Minolta / Industriemesstechnik
Vier Geschäftsbereiche
Farbe
Licht
Display
3D Scanner
Instruments Systems Division / 3D Produkte
„A logical step towards extending Konica Minolta
core expertise and product range in the sectors of
colorimetry and optometry“.
7 Years of 3D Experience - Model History
VI-300, „low end“ model
VI-700, flexible „low end“ model
VI-900, „high end“ generation
Die aktuellen 3D - Scanner
Lasertriangulation
3-D scanners principal operation
Lasertriangulation
Kamera / CCD
Laser
3D Digitalisierung - Modellieren oder Digitalisieren ?
Kong Maske
21 scans, 182.500 Polygons
Modellieren oder Digitalisieren ?
Abhängig von der Objektbeschaffenheit und dem Endergebnis
Modellieren
•Einfache regelmässige, geometrische Objekte
•Objekte mit scharfen Kanten,plane Flächen
Kommerzielle 3D Modelling SW
•Via Solid oder Surface Modelling
Scannen
•Organische Objekte
•Komplexe, unregelmäßige Geometrien
•Genaue Abbildung des Originals
3D Digitizer
•Scandata Bearbeitung
•Polygon oder NURBS Modell
•Punktewolke oder Polygon Modell
•NURBS Model via Flächenrückführung
Texturieren,
Animieren, Rendern
•Computer Grafik
CNC Fräsen /
3D Drucken
•Rapid Prototyping
3D Applications
•Industry
•Cultural Heritage
•Medical
•Computer Graphics
3D Applications
•Industry
•Medical
3D Applications - Industry
Industrial Design - Motorcycle rim
Wheel
Proto type ; Feed back to CAD data
Polygon data
Object
Scan by
VI-9i
CAD
CAE
Creating
NURBS
Continuous
surface
Industrial Design - Luge
Industrial Design - Automobile
Industrial Design - Car Seats
Shoe - Design
Toy Manfacturing
Formula 1 Racing
Inspection, Analysis, Verification
Fallbeispiel #1 Kabinenaufbau
Fallbeispiel #2 Sheet Metal Inspection
Registration with best-fit
Pre-Definition for RPS
Definition for matching
Analyze of the result about alignment
3D Applications
•Industry
•Medical
3D Applications - Cultural Heritage
Virtual Heritage: High Quality 3D Acquisition
and Presentation
Project No: IST-2001-32641
The ViHAP3D project aims at
•preserving,
•presenting,
•accessing and
•promoting
cultural heritage by means of interactive
high-quality 3D graphics.
VIHAP3D Consortium
Robot Vision Project
Automatic inspection of a model:
Assembling 3D Digitizer with ABB Robot
(Easy3Dscan Software + ProE).
3D Applications - Cultural Heritage - Scan
3D Applications - Cultural Heritage - Scan
3D Applications - Cultural Heritage - Animation
3D Applications - Cultural Heritage - Reproduktion
3D Applications - Cultural Heritage - Reproduktion
Transportation packaging
Restauration
Archiving / Reproduction
Archiving / Reproduction
Architecture
3D Applications
•Industry
•Medical
3D Applications - Medical
Orthodontics
Dental
Dental
Forensis
Comparative Study of Facial Reconstructions
Scope
Different facial reconstructions based on the same
skull are often quite dissimilar depending on the
person who did the reconstruction and the
technique used. To our knowledge, the variability of
facial reconstructions has never been subject of a
scientific investigation. Therefore, the program
committee of the RSFP 2005 decided to initiate a
comparative study based on a real case.
The Case
In January 2003 a human skull was found in a forest
near Celle, a town north of Hannover. The skull is in
sound condition and nearly all teeth of the maxilla
and mandible are present. Multiple dental
treatments of bad quality are obvious. No other
body parts were found in the surrounding. The
identity of the person is still unknown.
Comparative Study of Facial Reconstructions
Scanning of 11 head models
Plastical Surgery / Reconstruction
Plastical Surgery
Plastical Surgery
Hearing aid - ear impression scanning
3D Applications
•Industry
•Medical
3D Applications - Computer Graphics
Charakter Animation
3D Character Animation / Web Design
Computer Graphics
Modern Art
3D Applications - Glas Block Engraving
Glas-Block engraving
Konica Minolta Partners
3D Digitizer - Methoden der Vermessung
Contact (Tactile)
Non-Contact
•Koordinatenmessmaschine (CMM)
Renishaw, Microscribe etc.
Aktiv
Passiv
•Eigene Lichtquelle
•Umgebungslicht
•Objekt wird illuminiert um seine Form aufzunehmen
•Laser Strahl
•Laser Streifenlicht
•Strukturiertes Licht
•Time of Flight
3D Digitizer - Qualitätsmerkmale
•Auflösung (Geometrical Resolution) 0,008 mm
Kleinste Veränderung in der Tiefe welche der Sensor erfassen kann !
•Genauigkeit (Accuracy)
Statistische Genauigkeitsschwankungen unter mehrmaligen
Messungen von einem bekanntem Wert.
Minolta VI-900: (0,020 mm) bei einem Sigma sog. “absolute Genauigkeit”
Minolta VI-910: (0,010 mm) bei einem Sigma sog. “absolute Genauigkeit”
Minolta VI-9i: (0,005 mm) bei einem Sigma sog. “absolute Genauigkeit”
•Wiederholbarkeit von Messungen (Repeatability)
Verzerren die Messungen mit einem 3D Laserscanner ?
•Beeinflussungsfaktoren beim Messvorgang ( Envoiremental sensitivity)
Welche Faktoren beeinflussen die Messungen ?
Windgeschwindigkeit, Temperatur, Vibration, Luftfeuchtigkeit,....
•Messgeschwindigkeit
Wie viel Zeit benötigt man für eine Messung ? (Messzeit ?)
Welcher zusätzlicher Zeitaufwand fällt an ? (Rüstzeit ?)
Wie hoch ist der Zeitaufwand für die Nachbearbeitung ? (Post Processing?)
Genauigkeit vs. Preis
Inspection
Accuracy
Reverse Engineering
Archeologie
Medizin
Kunst und
Kultur
Gaminig /
Animation
Web
Price / Market
3D Digitalisierung mit Laser Triangulation
(Stärken / Schwächen)
Stärken
Nachteile und Einschränkungen
•“non contact”
•Laserlicht kann nur die sichtbaren Oberflächen erfassen
•sicher (nicht durchdringend)
•Anfällig für gewisse Oberflächenbeschaffenheit
Transparenz, Glanz, Reflektionen, viele Farbvariationen,
Dunkelheit (kein reflektierendes Licht)
Oberflächenstreuung.
•sicher (nicht durchdringend)
•kostengünstig
•Irritation durch Spiegelung
•schnell
Warum sind Laserscanner eine gute Idee ??
•Kompaktheit, Mobilität
•Niedriger Energieverbrauch
•Wellenlänge ist einfach zu isolieren (690 Nanometer)
•“keine” Abweichungen (genau)
•guter Focus über lange Distanzen
3D Digitalisierung mit Laser Triangulation
(Einschränkungen der Scan Objekte)
Scan-Objekte
Geeignet
Nicht geeignet
•Helle, matte Farben:
weiss, creme, beige, haut, grün
•Dunkle Farben:
schwarz, dunkelblau
•Matte Oberflächen
•Glänzende Oberflächen, Chrom, Glas
•Rund, symmetrisch, mit Volumen
•Dünne, schmale Objekte, starke Vertiefungen
•Ohne Hinterschnitte
• Viele Hinterschnitte
3D Digitizing - Arbeitsstufen
•Objektvorbereitung: einpudern, einsprühen, modifizieren? (sägen, schneiden etc)
•Umgebung kontrollieren: Vibrationen?, Aussenlicht?
•Den Scanvorgang überlegen: rotieren um welche Achse ?, montieren (Knetmasse)?
•Datenakquisition: Drehteller, manuell oder beides
•Scan Data Editing: Ausreisser & Randmaterial entfernen
•Scans aneinander registrieren (gemeinsame Koordinaten System)
•Scan Data Editing: Überlappendes Material kontrollieren
•Scans mergen (zusammenschweißen)
•Scan Data Editing: Löcher schließen, Bereiche glätten, Polygon Reduzierung
Fertiges polygonales Model:
(15 Min. bis 3 Tage, 4 Scans bis 100 Scans)
3D Punktewolke
3D Polygonal Mesh
3D Polygonales Modell
3D CAD Model
Allgemeine Übersicht
FARO
3D Printer
GOM
Konica Minolta
•
Easy to use, portable
•
Capture 3D geometry & color
•
Capture 307.200 geometr. Points in 2,5 sec.
•
0,008 mm Precision
•
+/- 0,10 mm accuracy, 60 cm, tele
•
3 exchangeable lenses with Autofocus
•
128MB Memory Card, Panel & LCD
•
Windows NT/2000/XP
•
Easy to use, portable
•
High Accuracy (User Compenstion System)
•
Capture 3D geometry & color
•
capture 307.200 geometr. Points in 2,5 sec.
•
0,008 mm Precision
•
+/- 0,05 mm accuracy, 60 cm, tele
•
3 exchangeable lenses with Autofocus
•
Windows NT/2000/XP
•
Photogrammetry add on
Vergleich der aktuellen Produkte
VIVID910
VIVID9i(VI-9i)
Object Distance Range
0.6m to 2.5m(2m for WIDE lens)
0.5m to 2.5m
Field of View
0.6m to 1.2m
0.6m to 1.0m
Input Range(x,y,z)
111×83×40~1196×897×750
93×69×24~1495×1121×1500
Scan Mode & Input Time FAST(0.3sec)/FINE(2.5sec)
New FINE(2.5sec)
Accuracy
tele
tele
X:±0.22 Y:±0.16 Z:±0.10mm
XYZ:±0.05/±0.10mm
middle X:±0.38 Y:±0.31 Z:±0.20mm
middle XYZ:±0.10/±0.20mm
wide X:±1.40 Y:±1.04 Z:±0.40mm
wide XYZ:±0.20/±0.40mm
(Z value is to the Z reference plane)
(Z value is to the Z input range)
(Condition:0.6m,20 °C)
(Condition:0.6m/1.0m, 20 °C
(User compensation system use)
Precision
Memory Media
tele
0.008mm
tele
0.008mm
middle 0.016mm
middle 0.016mm
wide 0.032mm
wide 0.032mm
ATA PC card Type
None
(It can't be measured with an operation panel.)
Optionales Photogrammetriesystem in der Praxis
Area N
Area1
Area2
Optionales Photogrammetriesystem in der Praxis
Photogrammetriesystem für größere Bauteile
New Field Calibration System
High reliability
against
changing environments
or
lens exchange
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Merci beaucoup !
Kiitos !
Děkuji !
Obrigado !
Muchas Gracias !
Dziękuję !
Spassíba !
Äfchari´sto !
Thank you !
Aligatou !
Vielen Dank !
Dankie !
Schukran !
Köszönöm !
Mile Gracie !
Teşekkür ederim !
Thorsten Terboven
Konica Minolta
Photo Imaging Europe GmbH
Instrument Systems Division
Europaallee 17
D-30855 Langenhagen
[email protected]

3D Digitizer

Transcrição

Documentos relacionados

Minolta Riva Zoom 115

auto-stitching-system

Der neue digitale Wireless Röntgendetektor

Konica, Minolta, Konica Minolta Business Systems:Wer liefert was?

Konicas digitale Palette - X

Prospekt "bizhub PRESS 1052"

hessisches ministerium für wissenschaft und kunst 552

bizhub 130f - ATC Solutions

Programm-CCM-Auftakt- und Abschlussveranstaltung

Bundesministerium für