การทำ 3D scanning เพื่อทำ 3D printing ต้องทำอย่างไรบ้าง ?

ก่อนจะเริ่มทำ 3D printing แน่นอนว่าสิ่งที่เราจะลืมไปไม่ได้เลย ก็คือการทำ 3D scanning หรือจะปั้นโมเดล 3D เองบนซอฟต์แวร์ 3D ต่างๆ ก็ได้ โดยวันนี้ผมจะขอหยิบเรื่องเกี่ยวกับ 3D scanning มาพูดก่อน

3D scanning คืออะไร ?

3D scanning เป็นกระบวนวิเคราะห์วัตถุในโลกแห่งความจริง เพื่อแปลงข้อมูลที่ได้ ให้กลายเป็นรูปลักษณ์ในโลกดิจิทัล ซึ่งด้วยกระบวนการ 3D scanning จะทำให้โปรเจค 3D ของเราง่ายขึ้น เพราะเราจะได้ต้นแบบเบื้องต้นมาเป็นฐานในการปฎิบัติงานส่วนอื่นๆ ต่อ ดังนั้น 3D scanning จึงมีประโยชน์มากๆ ในแง่ของการสร้างสิ่งใหม่ๆ วิเคราะห์ และจำลองไอเดียที่มี โดยวิธีการทำ 3D scanning ในปัจจุบัน ถือว่ามีอยู่หลายวิธีมากๆ ซึ่งวันนี้จะขอพูดถึงวิธีหลักๆ 3 วิธีด้วยกัน ประกอบไปด้วย Laser 3D scanning, Photogrammetry และ Structured Light Scanning ซึ่งแต่ละวิธีจะขึ้นอยู่กับโปรเจค 3D ของเรา ว่ามันเหมาะสมกับการใช้วิธีไหนมากกว่า

Laser 3D scanning

Laser 3D scanning เป็นวิธีการทำ 3D scanning ที่นิยม และแม่นยำมากที่สุด เทคนิคนี้จะทำการโดยใช้แสงเลเซอร์ในการวิเคราะห์วัตถุในโลกแห่งความจริง เพื่อสร้างโมเดลแบบดิจิทัลออกมา มันเทคนิคที่เก็บรายละเอียดที่ดีมากๆ และสามารถเก็บข้อมูลของวัตถุที่มีรูปร่างแบบอิสระ เพื่อสร้าง Point Clouds แบบแป๊ะๆ ออกมาได้

Laser 3D scanning เหมาะกับการวิเคราะห์ และตรวจสอบรูปทรงเรขาคณิตที่มีความซับซ้อนมากๆ มันสามารถตรวจสอบได้ จากที่ไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการแบบดั้งเดิมสมัยก่อน สำหรับ Laser 3D scanning ที่ใช้แสงเลเซอร์เป็นเหมือนกล้อง มันจะสมารถจับภาพวัตถุในมุมมองที่มันเห็นเท่านั้น กระบวนการรูปแบบนี้ จุดเลเซอร์ หรือเส้นจะฉายลงบนวัตถุ แล้วเซ็นเซอร์จึงจะทำการวัดระยะทาง กับพื้นผิวของวัตถุ ซึ่งจะช่วยให้มันสามารถแปลงข้อมูลที่ได้ให้กลายเป็น Triangulated mesh แล้วจึงเปลี่ยนเป็นโมเดล CAD

Photogrammetry

Photogrammetry เป็นกระบวนการ 3D scanning โดยใช้ภาพถ่าย ซึ่งเกิดจาการนำภาพหลายภาพที่พารัลแลกซ์กันจากมุมมองหลายมุม มาวิเคราะห์ นั่นทำให้ Photogrammetry สามารถเก็บข้อมูล 2D และ 3D motion fields ที่มีความซับซ้อนได้ มันคือเทคนิคที่เลียนแบบการมองเห็นของมนุษย์ในรูปแบบ 3D เพื่อเก็บข้อมูลที่เห็นทั้งหมดเข้ามา กระบวนการนี้จะทำเก็บข้อมูลรูปร่าง ปริมาณ และความลึกของวัตถุที่เราทำการสแกนมา

เทคนิคนี้ไม่สามารถสร้างโมเดลออกมาได้อย่างแม่นยำสูงสุด แต่ถ้าใช้ซอฟต์แวร์ Photogrammetry ที่ดี เราจะได้รับผลลัพธ์ที่น่าพอใจแน่นอน

Structured Light Scanning

Structured Light Scanning จะเปลี่ยนวิธีก่อนหน้าอย่าง Photogrammetry ที่ใช้กล้อง ให้กลายเป็นเครื่อง Projector ที่จะทำการยิงลวดลายแสงที่แตกต่างกันลงไปบนพื้นผิวของวัตถุ แล้วทำการเก็บข้อมูลในส่วนที่ถูกบิดเบือนทั้งหมด โดยส่วนใหญ่เทคนิคนี้ใช้กับการจดจำใบหน้า และสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก

ทำไมต้องใช้เทคนิค 3D scanning ?

3D scanning จะช่วยให้เราสร้างโมเดล 3D ออกมาได้เร็วขึ้น โดยโมเดลจากการทำ 3D scanning จะช่วยให้เราได้รับโมเดลพื้นฐาน ที่เราสามารถนำไปปรับแต่งได้ในทันที ทั้งนี้เทคนิค 3D scanning ไม่ได้ถูกใช้ในวงการ CG หรือ 3D printing เพียงอย่างเดียว ทางการแพทย์ มันยังเป็นเทคนิคที่ช่วยสร้างอวัยวะเทียมให้กับผู้ป่วยได้เป็นอย่างดี โดยเฉพาะด้านทันตกรรม ที่ถูกนำมาใช้เพื่อ สังเกตุ จำลอง ไปจนถึงสร้างอุปกรณ์ขึ้นมาใช้งานแบบเฉพาะ

แหล่งที่มา sculpteo.com