เครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติ กับเครื่องสแกนเอกสารต่างกันที่ เครื่องสแกนเอกสารเก็บสำเนาดิจิทัลเป็นไฟล์รูปภาพ หรือไฟล์ PDF ส่วนเครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติ มีจุดประสงค์การใช้งานเดียวกัน คือการสร้างสำเนาข้อมูลดิจิทัลของวัตถุ ต่างกันที่เครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติไฟล์ที่สแกนได้นั้นเป็นภาพ 3D และนำไปใช้พิมพ์ออกมาเป็นโมเดล 3 มิติ ใช้ทำ Animation ทำหนัง CG นำไปเชิง Engineer พวกวิศวกรรมย้อนรอย ใช้ในทางการแทย์ และล่าสุดในอุตสาหกรรม VR/AR
บทความนี้จะพาทุกคนไปทำความรู้จักเครื่องสแกน 3 มิติ การนำไปใช้งาน และประเภทของเครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติ
สนใจบริการสแกนเอกสาร และบันทึกข้อมูล โทร.02-551-2097 กด 601
เครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติ คืออะไร?
เครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติ คือ เครื่องเก็บข้อมูลภาพแบบ 3 มิติ จากวัตถุ โมเดล สิ่งของ คน รวมไปถึงสถานที่ โดยผลลัพธ์ที่ได้ก็คือ ไฟล์ 3 มิติ ในรูปแบบ Polygon, 3D Mesh แต่ในหลายครั้งก็มีคนเข้าใจผิดว่าไฟล์ที่ได้นั้นเป็นไฟล์ CAD นามสกุลที่นิยมกัน ได้แก่ .SLT, .OBJ เป็นต้น ส่วนข้อมูลที่ได้นั้นมีมิติกว้าง ลึก สูง ความละเอียด และความแม่นยำของไฟล์นั้นขึ้นอยู่กับคุณภาพของเครื่องสแกนเนอร์ 3 มิติ
คำศัพท์ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องสแกน 3 มิติ
- Point Cloud คือ กลุ่มของจุด Coordinate x-y-z เป็น Raw Data ของเครื่องสแกน 3 มิติ (เป็นกลุ่มจุด) ก่อนที่ซอฟต์แวร์จะแปลงจุดดังกล่าวเป็น Polygon (สามเหลี่ยมต่อกัน)
- Accuracy ความละเอียด หรือความแม่นยำในการสแกน 3 มิติ โดยส่วนใหญ่แล้วจะระบุในหน่วย Micron ตัวอย่างเช่น เครื่องสแกนความละเอียดสูงสุดระดับ 10 Micron หรือระยะความห่างของ Point Cloud ดีสุดที่ทำได้ คือ 10 Micron ยิ่งระยะห่างน้อย ยิ่งมีความละเอียดมากนั้นเอง
ประโยชน์ของเครื่องสแกน 3 มิติ
ไฟล์ที่ได้จากเครื่องสแกน 3 มิติ สามารถนำไปใช้งานต่อได้หลากหลาย สามารถนำไปพิมพ์ได้ทันทีด้วย เครื่องพิพม์ 3 มิติ โดยสามารถย่อ ขยายโมเดลได้ตามต้องการ 3D Files สามารถนำไปวาดต่อเป็น CAD หรือที่นิยมเรียกว่า Reverse Engineer ช่วยในทางการแพทย์อย่างทันตกรรม หรือจะสร้างเกมส์ สร้างหนัง แสดงตัวอย่างสินค้าเพื่อการโฆษณา เป็นต้น
ในเชิงวิศวกรรมจะนิยมเอาไปใช้ 2 ทาง คือ Reverse Engineering หรือวิศวกรรมย้อนกลับ และ Inspection
- วิศวกรรมย้อนกลับ (Reverse Engineering) เป็นการสแกนวัตถุที่มีอยู่เป็นไฟล์ 3 มิติ แล้วนำไปทำย้อนกลับเป็น CAD ยกตัวอย่างเช่น รถยนต์โบราณที่ไม่ผลิตออกมาแล้ว หากอยากจะสร้างขึ้นมาใหม่ หรือทำอะไหล่เฉพาะบางส่วน สามารถใช้เครื่องสแกน 3 มิติเก็บรายละเอียด นำมาสร้างไฟล์ CAD และนำไปใช้กับเครื่อง CNC หรือเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ต่อไป
- Inspection เป็นการควบคุมการผลิต เพื่อเปรียบเทียบงานที่ผลิตออกมาจริง ๆ กับไฟล์ต้นแบบมาตรฐานที่สร้างไว้ การผลิตสินค้าหลาย ๆ ครั้ง เมื่อรันเครื่องผลิตไปเรื่อย ๆ แล้วขนาดของรูปร่างอาจจะไม่ตรงตามความต้องการ ต้องมีการปรับจูนเครื่องจักร ใช้สำหรับการผลิตที่เข้มงวด เช่น การผลิตเครื่องยนต์ งานหล่อ หรืองานฉีดพลาสติก อาจจะไม่ได้คุณภาพ หรือขนาดตามที่ต้องการ เครื่องสแกน 3 มิติจะมาช่วยในส่วนนี้ โดยวิศวกรจะนำไฟล์สแกนมาเทียบกับไฟล์ CAD มาตรฐาน
สแกนวัตถุ คน สิ่งของ แล้วนำไปแต่งไฟล์ต่อในซอฟต์แวร์อื่น ๆ เช่น Zbrush สามารแก้ไขปรับแต่ง เพิ่มรายละเอียด เป็นการลดระยะเวลาในการทำงาน และคงคุณภาพงานได้ใกล้เคียงความจริงมากกว่า เช่น เมื่อก่อนจะต้องสร้างโมเดลหน้าคนที่เริ่มจากศูนย์เลย แต่ปัจจุบันนี้สามารถสแกนแบบ 3 มิติ และนำไฟล์สแกนมาแต่งเพิ่มเติม จะลดเวลา และผลลัพธ์ที่ออกมาก็เหมือนหน้าคนจริง ๆ เอาไปแสดงผลในภาพยนต์ หรือเกมส์ ตัวอย่างการนำไฟล์ 3 มิติไปใช้
- ประยุกต์เก่ากับใหม่ ให้ศิลปินปั้นขึ้นมาจากขี้ผึ้ง นำมาสแกนเพื่อไปแต่งรายละเอียดต่อ สามารถไปย่อขนาดเป็นวัตถุขนาดเล็ก หรือนำไปขยายเป็นวัตถุขนาดใหญ่ได้
- งาน Scales สามารถสร้างโมเดลขนาดต่าง ๆ ด้วยไฟล์สแกนเดียว
- สแกนงานบางส่วน ปั้นไฟล์ 3 มิติเองบางส่วน ตัวอย่างนี้ดีแสดงให้เห็นการประยุกต์จนถึงขั้นตอนการพิมพ์
ใช้เครื่องสแกน 3 มิติ ไปวินิจฉัยอาการ และทำแผนการรักษาต่อไป ทางการแพทย์นั้นจะใช้เครื่องสแกนทั้งภายใน และภายนอกร่างกาย ตัวอย่างเช่น
- ทันตแพทย์ใช้ Intraoral สแกนฟันในช่องปาก นำไฟล์ที่ได้ไปทำการจัดฟันในช่องปาก Clear Aligner สร้างครอบฟัน หรืออื่น ๆ จากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
- แพทย์ศัลยกรรมสมอง ใช้ MRI สแกนสมองเพื่อวิเคราะห์การรักษาจากไฟล์ 3 มิติ
- แพทย์วินิจฉัยกระดูกผิดรูป จากเครื่อง CT Scan
ประเภทของเครื่องสแกน 3 มิติ
เครื่องแสกน 3 มิติ แบ่งตามชนิดแสง / ชนิดเซนเซอร์
ใช้แสงในการสแกน ส่วนใหญ่จะเป็นแสงสีขาว หรือแสงสีน้ำเงิน หลักการทำงานจะฉายแสงที่มี Pattern เป็นแถบเส้น (เหมือน Barcode แบบเส้น) หรือแบบ Noise (เหมือน QR-Code) ไปที่วัสดุ กล้องจะจับภาพกลับ ส่วนใหญ่จะมีกล้อง 2 ตัวขึ้นไป ซอฟต์แวร์จะนำภาพ Pattern ที่จับได้มาแปลงเป็นไฟล์ 3 มิติ
- ข้อดี คือ สแกนเร็ว และได้ข้อมูลความละเอียดหวังผลได้
- ข้อเสีย คือ ไม่สามารถสแกน หรือสแกนแล้วได้คุณภาพไม่ดี ในวัตถุสีทึบแสง วัตถุมันวาว วัตถุใสทะลุ
ใช้แสงเลเซอร์เป็นแหล่งแสง เลเซอร์อาจจะมีสีแดง หรือสีน้ำเงินก็ได้ ข้อดีของแสงเลเซอร์ก็คือ มีความเข้มของแสงมากกว่าที่ฉายจากโปรเจคเตอร์ หรือจาก LED มาก ๆ ดังนั้นจึงรองรับวัตถุที่หลากหลายกว่า วัสดุสีเข้ม หรือวัสดุที่มันวาวสะท้อนแสง
- ข้อดี คือ มีความเข้มของแสงมากกว่า รองรับการสแกนหลายพื้นผิว ไม่ว่าจะเป็นวัตถุที่มีสีเข้ม สีดำ ผิวโลหะ ผิวมันวาว สแกนในพื้นที่แจ้ง
- ข้อเสีย คือ ต้องติด Marker เนื่องจากการสแกนไม่ได้เก็บข้อมูลระนาบ แต่เก็บเป็นเส้น ซอฟต์แวร์ไม่สามารถต่อไฟล์ 3 มิติ เข้าด้วยกันได้ ต้องใช้ Marker เป็นตัวอ้างอิง การติด Marker หลัก ๆ คือ เสียเวลา (ไม่เสียเวลาเตรียมผิวชิ้นงาน แต่เสียเวลาติด Marker แทน) และข้อเสียอีกอย่างหนึ่งก้คือ ถ้าเป็นเครื่องสแกนเนอร์แบบเลเซอร์ล้วน ๆ จะเก็บภาพสีไม่ได้ แต่ในปัจจุบันรุ่นใหม่ ๆ มีกล้องเก็บสีเพิ่มเข้ามาด้วย
ใช้หลักการจับภาพอินฟาเรตในการสแกน ตัวอย่างที่ใช้กันเยอะเช่น Kinect ของ Xbox กล้อง Interactive ต่าง ๆ
- ข้อดี คือ สามารถแยกคนออกจากสภาพแวดล้อมได้ดีกว่าระบบอื่น
- ข้อเสีย คือ เป็นระบบที่มีความละเอียดต่ำที่สุด
เป็นระบบที่มีมานานแล้ว แต่มีราคาสูงมาก นิยมนำไปใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์ ส่วนใหญ่ ARM จะติด Probe หรือ Laser Scan เข้ามาด้วย ถ้าหากเป็น Probe ก็จะวัดจุดที่ Probe ไปแตะ ดูเป็นจุด ๆ ไป แต่ถ้าหากเป็นหัว Laser Scanner ที่ติดบน ARM จะสามารถสแกนออกมาเป็นไฟล์ 3 มิติได้เลย ไม่ต้องติด Maker เนื่องจากซอฟต์แวร์รู้ตำแหน่งของเครื่องสแกน
- ข้อดี คือ เป็นระบบที่มีความแม่นยำสูงมาก เนื่องจากใช้วิธีระบุตำแหน่งโดย Servo ที่ข้อต่อแต่ล่ะอัน
- ข้อเสีย คือ ราคาสูงมาก และมีข้อจำกัดในพื้นที่การสแกน จะต้องสแกนในระยะที่ ARM ไปถึง
เป็นระบบที่มีมานานแล้ว ใช้ในเครื่องสแกน Land Scape หลักการคือ การยิงเลเซอร์จำนวนมากไปยังวัตถุ และมีเซนเซอร์รับภาพกลับมา เร็ว ๆ นี้มีการเพิ่ม Lidar เข้ามาในเครื่อง iPad Pro 2020 อย่างไรก็ตามคุณภาพในการสแกนยังค่อนข้างไม่ดีเท่าที่ควร อาจจะมีการพัฒนาให้ดีขึ้นในอนาคตข้างหน้า
- ข้อดี คือ สามารถเก็บข้อมูลพื้นที่ใหญ่ ๆ ได้ เริ่มมีการพัฒนาไปใส่ในอุปกรณ์พกพา
- ข้อเสีย คือ ยังเก็บรายละเอียดได้ไม่ดีนัก เหมาะกับสแกนสถานที่มากกว่าสแกนวัตถุ
เป็นการแปลงรูปถ่ายจำนวนมาก ๆ หลาย ๆ มุมมาต่อกัน และแปลงค่าไฟล์เป็นไฟล์ 3 มิติ ระบบนี้สามารถนำไปประยุกต์กับงานได้หลากหลาย ข้อด๊ก็คือ สามารถสร้างไฟล์ 3 มิติของพื้นที่ใหญ่ ๆ ได้ อีกหนึ่งความสามารถที่ดีมาก ๆ คือ สร้างไฟล์ 3 มิติความละเอียดสูงของบุคคล ทำได้โดยการถ่ายภาพจากกล้อง DSLR จำนวน 70+ ตัวพร้อมกัน และนำมาประมวลผล นิยมใช้ในวงการสร้างภาพยนต์ หรือเกมส์ สร้างความสมจริงในการแสดงสีหน้า
- ข้อดี คือ เอาประยุกต์ไปใช้ได้หลากหลาย อย่างแผนที่ 3 มิติ หรือสร้างโมเดล 3 มิติบุคคลแบบละเอียดสูง Capture สีหน้าได้สมจริง
- ข้อเสีย คือ ใช้เวลาค่อนข้างเยอะในการทำงาน ประมวลผลนาน บางครั้งใช้เวลาหลายวัน หากต้องการงานที่มีคุณภาพสูงต้องลงทุนค่อนข้างเยอะ
ติดต่อกับเรา Bangkok Scan ผู้เชี่ยวชาญด้านการให้บริการสแกนเอกสาร และระบบจัดเก็บเอกสาร เพื่อประหยัดเวลาและเงินของท่าน
