3DE Modeling Suite Professional
3DE Modeling Professional è la parte di 3DE Modeling Suite che si occupa della modellazione 3D automatica di oggetti ed edifici a partire da nuvole di punti ottenute con scanner 3D o altri strumenti di acquisizione.
Si compone di due moduli: il modulo Automatic Model Builder, per la costruzione automatica o supervisionata dei modelli 3D a partire da nuvole di punti, ed il modulo Wizard, per la costruzione automatica di un numero qualsiasi di modelli 3D.
3DE Modeling Professional contiene procedure per
- Importazione dati in formati standard (VRML, STL, OBJ, PIF, ASCII, ...)
- Allineamento automatico e manuale di coppie di
nuvole di punti - Allineamento globale di nuvole di punti
- Integrazione di nuvole di punti in superfici
- Riduzione del numero dei triangoli con criteri di
conservazione ottima del volume - Esportazione in formati VRML, STL, OBJ, PIF, ASCII, ...
3DE Modeling Professional può essere adattata per l’interfacciamento a scanner 3D o macchine di misura.
3DE Modeling Professional implementa una pipeline di modellazione 3D automatica, che permette di ridurre il tempo necessario per costruire un modello 3D, con un risparmio di tempi e costi. Inoltre l’automatismo offre le garanzie di ripetibilità necessarie per il monitoraggio delle superfici.
Costruzione di un modello 3D
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Lo schema tipico per la costruzione di un modello 3D prevede le fasi seguenti:
- l’acquisizione delle singole viste 3D attraverso scanner 3D che formeranno il modello finale
- l’allineamento o registrazione delle singole viste nello stesso sistema di riferimento.
- l’integrazione delle viste in una unica superficie (costituita tipicamente da una griglia di triangoli o quadrilateri), o triangolazione.
Il risultato è il modello 3D finale completo.
A queste fasi è in genere associata la possibilità di visualizzare le viste e fare editing delle nuvole di punti, per ripulirle da rumore e outliers, per correggere imperfezioni dovute all’acquisizione, per correggere lacune dovute ad assenza di dati o, più in generale, per modificare il modello 3D risultante.
Per questa ultima operazione esistono varie soluzioni commerciali interfacciabili con 3DE Modeling Professional. Inoltre a richiesta 3DE Modeling Professional può essere estesa con algoritmi (automatici o supervisionati) di editing.
Scansione 3D
La prima fase per la costruzione di un modello 3D consiste nell’acquisizione o scansione delle singole nuvole di punti che andranno a costituire il modello finale. Si possono utilizzare dispositivi di varia natura, ad esempio tastatori meccanici, dispositivi ottici a proiezione di frange di luce, dispositivi laser a triangolazione, laser a tempo di volo ecc.
La seconda fase consiste nell’allineamento delle singole scansioni. Essa è proprio sistema di riferimento x-y-z, che non ha alcuna relazione nota con i sistemi di riferimento delle altre scansioni. In questa situazione è impossibile costruire il modello completo: il risultato sarebbe un “patchwork” informe, come indica l'immagine a sinistra nella quale ad ogni vista o nuvola di punti è stato associato un colore diverso.
Il formato di ingresso di 3DE Modeling Professional può essere adattato allo scanner utilizzato.
Nella maggior parte dei software di modellazione, la fase di allineamento è effettuata in maniera supervisionata: ossia l’utente indica manualmente uno o più punti comuni tra le viste. 3DE Modeling Suite effettua la fase di allineamento in automatico grazie ad algoritmi proprietari particolarmente robusti ed efficaci. L’allineamento automatico funziona attraverso il riconoscimento di features tridimensionali (ad esempio uno spigolo) o di colore (ad esempio, un elemento decorativo) comuni tra coppie di viste 3D.
- significativo risparmio di tempo e risorse:
- In fase di scansione, avere rapidamente la preview del modello 3D (nulla è più rapido di una procedura automatica) consente di individuare le porzioni di modello più utili da acquisire e di verificare l’assenza di lacune;
- In fase di modellazione: un utente esperto può impiegare un minuto per allineare tra loro due viste; il computer può realizzare la stessa operazione in pochi secondi. Il modello 3D finale può essere ottenuto con un solo click, eliminando completamente l’intervento dell’operatore dalla fase di modellazione
- garanzia di ripetibilità: L’automatismo, oltre alla rapidità di esecuzione elimina anche la possibilità di errore umano. Questo è fondamentale in operazioni di confronto di modelli 3D dello stesso oggetto in tempi diversi (metrologia industriale, restauro architettonico).
- semplicità d’uso. L’automatismo semplifica la procedura di modellazione 3D e non richiede l’intervento di personale particolarmente qualificato
- riduzione dei costi. 3DE Modeling Professional riduce i costi di modellazione 3D in quanto riduce al minimo i tempi di modellazione e non richiede addetti con elevata specializzazione
(a) Visualizzazione di nuvole
di punti registrate
Visualizzazione della superficie
ottenuta per triangolazione
delle nuvole di punti registrate
di (b)
Infine la terza fase consiste nell’integrazione o unione delle singole scansioni per rappresentare l’oggetto come un’unica superficie continua.
L ’insieme delle viste 3D registrate tra loro dà luogo a un insieme di nuvole di punti parzialmente sovrapposte che costituisce una rappresentazione ridondante e di aspetto visivo poco intuitivo. A queste difficoltà risponde la fase di integrazione, che consiste nell’interpolare le nuvole di punti registrate in un’unica superficie continua tipicamente formata da una griglia di triangoli. Questa superficie in opportuni formati (ad esempio in formato STL) può essere utilizzata da programmi CAD (formato STL), per vari usi, ad esempio il rapid prototyping, o per confronti dimensionali all’interno di programmi specializzati quali il modulo Analyzer di 3DE Modeling Suite.
- Possibilità di acquistare singole dll di funzioni della 3DE Modeling Professional da interfacciare a: sistemi di acquisizione (robot, piani di scorrimento, scanner 3D, tastatori), macchine utensili, prodotti CAD-CAM e in genere programmi esistenti
- Visualizzazione separata dagli algoritmi di calcolo, per una corretta gestione di nuvole da milioni di punti.
- Visualizzazione wireframe, Gouraud-shaded, nuvola di punti.
- Gestione semplice ed efficiente dell’albero delle viste
- Gestione di centinaia di viste
- Possibilità di interfacciarsi con un database di modelli 3D, per l’organizzazione e la gestione dei dati acquisiti e dei modelli ricostruiti
- Possibilità di ricerca di specifici modelli 3D all’interno di un elenco di modelli, una directory o di un database
- 3DE Modeling Professional può essere integrata con funzioni particolari a seconda delle esigenze del cliente.
