شاید اگر ده‌ها سال پیش، کسی ادعا می‌کرد که در آینده‌ای نزدیک امکان مشاهده سه بعدی اشیاء روی صفحه دیجیتال ایجاد می‌شود؛ به او برچسب دیوانگی می‌زدند. اما امروز این امکان، از اتفاقات رایج است.
با اینکه از هزاران سال پیش، انسان‌ها با استفاده از مواد گوناگون، اشیاء سه‌بعدی می‌ساختند اما به‌طور جدی بعد از انقلاب سیستم‌های کامپیوتری، اولین تکنولوژی، اسکن سه‌بعدی بود. اولین اسکنر سه بعدی لیزری در سال 1960 اختراع شد. با پیشرفته فناوری کامپیوترها، اسکنرهای سه‌بعدی نیز توسعه یافتند.
وظیفه اسکنر سه‌بعدی و کاربرد آن چیست؟
به طور کلی، اسکنر دستگاهی است که شیء را آنالیز می‌کند و بعد از تجزیه و تحلیل ویژگی‌های آن، داده‌هایی از شکل و بافت آن در صفحه دیجیتال منتشر می‌کند. از این داده‌ها برای شبیه سازی و مدل‌سازی دیجیتال استفاده می‌شود.
هر مدل سه‌بعدی ساخته شده، متشکل از یک ابر نقاط است؛ که این ابر نقاط نشان‌دهنده‌ی موقعیت فضایی سطح اسکن شده است. این نقاط می‌توانند برای استخراج شکل آن جسم استفاده شوند. برخی از اسکنرهای سه بعدی توانایی استخراج رنگ سطوح را هم دارند. در ابر نقاط ساخته شده توسط این اسکنرهای سه بعدی، رنگ هر نقطه از سطح هم در داده‌های خروجی اسکنر سه بعدی لحاظ می‌شود.
کاربرد اسکنرهای سه‌بعدی در مهندسی معکوس، دندان پزشکی، ساخت اعضای مصنوعی (توان بخشی)، طراحی صنعتی و ساخت بازی وسرگرمی قابل مشاهده است.
انواع اسکنر سه بعدی بر اساس تکنولوژی رایج در آنها
اسکنرها به انواع اسکنر تماسی و اسکنر غیر تماسی؛ که اسکنرهای غیرتماسی خود به دو گروه اسکنر تماسی فعال(active) و اسکنر غیرتماسی منفعل (passive) تقسیم می‌شوند.
اسکنر تماسی
این اسکنر از طریق تماس با شیء مورد نظر، آن را اسکن کرده و مدل سازی می‌کند. این اسکنر روندی بسیار آهسته دارد. سریعترین اسکنرهای سه بعدی تماسی می‌توانند تنها صدها هرتز را به کار اندازند.بر خلاف اسکنرهای تماسی، اسکنرهای لیزری می‌تواند 10 الی 500 کیلو هرتز به کار اندازند.
اسکنر غیر تماسی فعال
این نوع اسکنر از نوعی پرتوافکنی یا تابش نور استفاده می‌کند و از طریق بازتاب این نوع پرتوها به شناسایی شیء مورد نظر و محیط اطراف آن می‌پردازد. اغلب اسکنرهای سه بعدی فعال موجود در بازار، نور، ماوراصوت و اشعه ایکس را بر سطوح اجسام و یا محیط می‌تابانند.
اسکنر غیر تماسی غیرفعال
این اسکنرها هیچ اشعه‌ای از خود ساطع نکرده و صرفا به نور محیط اکتفا می‌کنند. اکثر اسکنرهای این دسته برای کار از نور مرئی استفاده می‌کنند چرا که به راحتی در دسترس می‌باشد؛ اما از اشعه‌ی مادون قرمز نیز در این اسکنرها استفاده شده است. استفاده از این نوع اسکنر بسیار ارزان است چرا که به هیچ سخت‌افزار خاصی جز یک دوربین دیجیتال احتیاجی ندارد.
اسکنر سه بعدی مثلثی
این نوع از اسکنرها با استفاده از نور لیزر به صورت خطی یا نقطه‌ای و یک سنسور یا دوربین، این فرآیند را انجام می‌دهند. سیستم این اسکنر با توجه به اینکه فاصله منبع نور تا سنسور مشخص است، متناسب با نور بازتابیده شده از لیزر، سیستم این اسکنر زاویه‌ی تابش نور به سنسور یا دوربین را اندازه‌گیری می‌کند و با استفاده از سیستم مثلثاتی خود، فاصله‌ی جسم تا اسکنر و سپس فاصله منبع نور تا جسم را اندازه‌گیری می‌کند.
اسکنر سه بعدی با نور ساختار یافته
این نوع از اسکنرها نیز از سیستم محاسباتی مثلثاتی به منظور اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌کنند. اسکنرهای نور ساختار یافته به جای استفاده از یک نور خطی یا نقطه لیزر از تابش الگوهای خطی ساختار یافته بر روی سطح جسم مورد اسکن بهر می‌برند. با مشاهده‌ی لبه‌های هر یک از خطوط نوری الگوی تابانده شده، فاصله اسکنر تا سطح نمونه محاسبه می‌گردد.
اسکنر سه بعدی زمان پرواز (time of flight)
این نوع از اسکنرهای سه بعدی، از پالس‌های لیزر به منظور اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌کند. از آنجایی که سرعت نور ثابت و مشخص است، تنها کافی است مدت زمانی که نور لیزر از منبع خود طی می‌کند تا به جسم برسد و سپس توسط سنسور ضبط گردد را محاسبه نمود، تا فاصله منبع نور تا سطح جسم بدست آید. مدارهای استفاده شده در این نوع اسکنرها دارای دقت اندازه‌گیری در حد پیکو ثانیه هستند.
جمع بندی
اسکنر سه بعدی، وظیفه‌ی آنالیز اشیاء و نمایش داده‌ها در صفحه‌ی دیجیتال را دارد.
اسکنرهای سه بعدی به دو نوع؛ اسکنر سه بعدی تماسی و غیرتماسی تقسیم بندی می‌شوند.
کاربرد اسکنرهای سه بعدی در سرگرمی، طراحی صنعتی، شبیه سازی اعضای بدن و پزشکی، بسیار قابل مشاهده می‌باشد.