اسکن و پرینت سه بعدی صورت

در سال‌های اخیر، فن‌آوری‌های اسکن و چاپ سه‌بعدی روش‌هایی را که ما برای خلق ایده‌هایمان متصور بودیم را متحول کرده است. از مدل‌های پیچیده گرفته تا پروتوتایپ‌های کاربردی، این فناوری‌ها فرصت‌های بی‌پایانی را برای بیان خلاقانه و تولیدهای سفارشی فراهم کرده‌اند. یکی از کاربردهای جذاب اسکن و پرینت سه بعدی، امکان بازسازی یک مدل سه بعدی واقعی از چهره است. در این مطلب، ما به دنیای هیجان انگیز اسکن و پرینت سه بعدی چهره خواهیم پرداخت. روش‌های مختلف اسکن صورت را بررسی می‌کنیم و سپس نکاتی را در مورد تبدیل اسکن به یک مدل قابل چاپ سه‌بعدی به اشتراک می‌گذاریم. در حالی که تمرکز ما بر روی استفاده از یک گوشی هوشمند یا یک اسکنر اختصاصی خواهد بود، گزینه های دیگری نیز در دسترس هستند.

اسکن با استفاده از تلفن همراه
دردسترس‌ترین روش برای اسکن سه بعدی استفاده از تلفن هوشمند است و بسته به برند و نوع دستگاه شما، این ممکن است یکی از دو روش اصلی باشد.

فتوگرامتری
ساده ترین راه، استفاده از فتوگرامتری است، که به طور خلاصه، تکنیکی است که به شما امکان می دهد با استفاده از مجموعه ای از عکس های گرفته شده از زوایای مختلف، یک مدل سه بعدی ایجاد کنید. سپس نرم افزار فتوگرامتری این تصاویر را پردازش کرده و آنها را تجزیه و تحلیل می کند تا یک نمایش سه بعدی دقیق ایجاد کند. در حالی که هر تلفنی را می توان برای گرفتن عکس برای فتوگرامتری استفاده کرد، چند نکته کلیدی برای اطمینان از نتایج بهتر وجود دارد. در مرحله اول، حفظ شرایط نوری خوب و یک موقعیت ثابت در هنگام عکس گرفتن بسیار مهم است. پس زمینه عکس ها نیز نقش مهمی ایفا می کند، بنابراین مهم است که به آن توجه داشته باشید. با این حال، فتوگرامتری می تواند در ثبت دقیق موها مشکل داشته باشد. بنابراین، توصیه می‌شود از یک توری مو برای جمع کردن آن‌ها استفاده کنید.
هنگامی که عکس های لازم را گرفتید، مرحله بعدی شامل پردازش آنها از طریق نرم افزار تخصصی برای تولید یک مدل سه بعدی است. تعداد زیادی نرم افزار فتوگرامتری، هم رایگان و هم پولی در دسترس هستند که از الگوریتم های پیشرفته برای تجزیه و تحلیل عکس ها و بازسازی یک مدل سه بعدی دقیق استفاده می کنند. این برنامه ها با تجزیه و تحلیل عکس ها، شناسایی ویژگی های مشترک، و ایجاد یک مش که شکل صورت شما را نشان می دهد، کار می کنند. هنگامی که مدل سه بعدی شما کامل شد، می توانید این مش را به عنوان یک فایل STL (یا فرمت های دیگر، بسته به برنامه) به برنامه های دیگر مانند Blender برای ویرایش بیشتر یا برای استفاده مستقیم برای چاپ سه بعدی اکسپورت کنید. برخی از گزینه های محبوب عبارتند از Kiri Engine، Polycam و MagiScan
اسکن سه بعدی با آیفون
آیفون با فناوری پیشرفته خود قابلیت های چشمگیری برای اسکن سه بعدی ارائه می دهد. برای این منظور دو روش اصلی ارائه می دهد: Face ID و Lidar scanning.
از آیفون X، اپل، Face ID را معرفی کرد، یک سیستم تشخیص چهره که از اسکن نور ساختار یافته استفاده می کند. با پرتاب هزاران نقطه مادون قرمز بر روی صورت کاربر برای ایجاد یک نقشه عمق دقیق کار می کند. این فناوری، همراه با پروژکتور نقطه‌ای آیفون، نورافکن سیل و دوربین‌های دوگانه، امکان اسکن موثر را حتی در شرایطی که ممکن است برای فتوگرامتری مناسب نباشد، فراهم می‌کند. پردازنده اختصاصی آیفون تمام محاسبات لازم را بر روی خود دستگاه انجام می دهد و نیازی به محاسبات خارجی قدرتمند که اغلب در فتوگرامتری مورد نیاز است را از بین می برد. پس از اتمام اسکن، داده ها را می توان در قالب های فایل سه بعدی مانند STL یا OBJ اکسپورت کرد. سپس این فایل‌ها را می‌توان به نرم‌افزار مدل‌سازی سه‌بعدی، مانند Blender، برای اصلاح بیشتر و آماده‌سازی برای چاپ سه‌بعدی وارد کرد. متأسفانه، این مجموعه حسگر اختصاصی برای اسکن صورت در آیفون‌های قدیمی‌تر موجود نیست. Lidar (تشخیص نور و محدوده)، موجود در آیفون 12 پرو و مدل‌های جدیدتر، نوعی اسکن لیزری است که از پالس‌های نور برای اندازه‌گیری فاصله استفاده می‌کند. این فناوری امکان اسکن سه بعدی سریع اشیاء و محیط‌ها را فراهم می‌کند و آن را به ویژه برای صحنه‌های بزرگتر یا در شرایط کم نور مؤثر می‌سازد. برای دریافت بهترین اسکن، از روشنایی یکنواخت و فاصله ثابت اطمینان حاصل کنید. مانند اسکن نور ساختاریافته، تمام محاسبات مورد نیاز برای لیدار بر روی دستگاه انجام می شود و نیاز به سخت افزار خارجی را از بین می برد.
در تلفن‌های غیر آیفون، برنامه‌هایی وجود دارند که می‌توانند حتی قابلیت‌های بیشتری را به فرآیند اسکن اضافه کنند: Kiri Engine با این گوش‌ها سازگار است، اما گزینه‌های اختصاصی شامل Scandy Pro، Scaniverse و 3D Scanner App هستند.

اسکنرهای سه بعدی
فراتر از قلمرو گوشی های هوشمند، دنیای اسکن سه بعدی با اسکنرهای سه بعدی اختصاصی گسترده‌تر می شود. این دستگاه‌های تخصصی که به منظور گرفتن اسکن‌های سه بعدی با کیفیت بالا طراحی شده‌اند، در دقت و ویژگی‌های اضافی نسبت به گزینه‌های قبلی برتری دارند و آنها را به سرمایه‌گذاری ارزشمندی برای کسانی تبدیل می‌کنند که به دنبال قابلیت‌های اسکن پیشرفته هستند.

اسکنرهای سه بعدی مقرون به صرفه
برای کسانی که به صورت محدود از اسکن سه بعدی استفاده می‌کنند، گزینه های مقرون به صرفه و در عین حال موثری وجود دارد. اسکنرهای سه بعدی سطح ابتدایی، مانند اسکنرهای Revopoint و Einstar، تعادلی بین هزینه و عملکرد ایجاد می کنند. این اسکنرها از نور ساختاریافته یا فناوری لیزر استفاده می‌کنند که آنها را قادر می‌سازد تا اسکن‌های دقیق را بدون نیاز به صرف هزینه‌‌های گزاف ایجاد کنند.
به عنوان مثال، اسکنرهای Revopoint به دلیل طراحی کاربرپسند و قیمت رقابتی خود متمایز می شوند و اسکن سه بعدی را برای مبتدیان قابل دسترسی می کنند. از سوی دیگر، اسکنرهای Einstar به دلیل پشتیبانی نرم افزاری قوی و تطبیق پذیری خود شناخته می شوند و طیف وسیعی از نیازهای اسکن را برآورده می کنند.

اسکنرهای سه بعدی حرفه ای
برای کاربران و حرفه‌ای‌ها، اسکنرهای سه‌بعدی برندهایی مانند Artec، Einscan و FARO پیشرو هستند. اسکنرهای Artec که به دلیل دقت بالا و مجموعه نرم افزاری جامع شهرت دارند، مورد علاقه حرفه ای ها هستند. Einscan طیف وسیعی از اسکنرها را ارائه می دهد که به دلیل وضوح بالا و سهولت استفاده متمایز اند و برای کاربران مبتدی و حرفه ای گزینه‌ی مناسبی هستند. اسکنرهای FARO، در حالی که گران‌تر هستند، به دلیل دقت استثنایی و ویژگی‌های پیشرفته‌شان مورد تحسین قرار می‌گیرند و آنها را به انتخابی ارجح برای کاربردهای صنعتی تبدیل می‌کند.

از اسکن تا مدلی قابل پرینت
هنگامی که داده های اسکن صورت را به دست آوردید، گام بعدی تبدیل آن به یک مدل دیجیتال سه بعدی است. این فرآیند شامل پالایش داده‌های اسکن و ایجاد یک نمایش دیجیتالی از چهره شما است که می‌تواند بیشتر پردازش شود و برای چاپ سه بعدی آماده شود. در اینجا به چگونگی این پروسه پرداختیم:
پاکسازی و اصلاح اسکن
مرحله اول شامل وارد کردن داده های اسکن خام به یک نرم افزار مدل سازی سه بعدی مانند Blender یا MeshLab است. پس از وارد کردن، باید یک فرآیند پاکسازی و پالایش را برای از بین بردن هرگونه نقص موجود در اسکن انجام دهید. این فرآیند تضمین می کند که مدل دیجیتالی به طور دقیق چهره اسکن شده را نشان می دهد.

بهینه سازی و ساده سازی مش
بسته به پیچیدگی داده های اسکن، ممکن است لازم باشد مش بهینه شود. این بهینه سازی حجم فایل مدل را کاهش می دهد و آن را برای چاپ سه بعدی قابل مدیریت تر می کند. در نرم‌افزار مدل‌سازی سه‌بعدی، می‌توانید از ابزارها یا ویژگی‌هایی (اغلب با برچسب «رمش» یا «کاهش») برای ساده کردن مش و حفظ جزئیات ضروری صورت استفاده کنید. بسیار مهم است که اطمینان حاصل شود که مش نهایی منیفولد (ضدآب) و عاری از خطا یا سوراخ است، زیرا این موارد می توانند در فرآیند چاپ سه بعدی مشکلاتی ایجاد کنند.

تبدیل فرمت فایل
پس از نهایی کردن مدل سه بعدی، آخرین مرحله ذخیره آن در فرمت فایل مناسب برای پرینت سه بعدی است. متداول ترین فرمت های مورد استفاده برای چاپ سه بعدی STL و OBJ هستند. مهم است که مطمئن شوید فرمت فایل انتخابی با چاپگر سه بعدی شما یا نرم افزار برشی که برای آماده سازی مدل برای چاپ استفاده می کنید، سازگار است. این سازگاری انتقالی بی دردسر از مدل دیجیتال به چاپ فیزیکی سه بعدی را تضمین می کند.
وقتی صحبت از فناوری چاپ سه بعدی می شود، علاقه مندان اغلب به سمت FDM و چاپ بر پایه‌ی رزین (مانند LCD) می روند. FDM به دلیل مقرون به صرفه بودن و سهولت استفاده، انتخاب محبوبی است که آن را برای مبتدیان ایده آل می کند. از سوی دیگر، چاپ بر پایه رزین وضوح بالاتری ارائه می‌دهد و می‌تواند جزئیات پیچیده‌تری را ثبت کند، اگرچه ممکن است کار با آن کمی پیچیده‌تر باشد.

انتخاب مواد
انتخاب متریال می تواند تاثیر قابل توجهی بر نتیجه نهایی چاپ سه بعدی شما داشته باشد. اگر از چاپگر FDM استفاده می کنید، موادی مانند PLA (اسید پلی لاکتیک)، PETG (پلی اتیلن ترفتالات گلیکول اصلاح شده)، یا ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن) انتخاب های رایجی هستند. کار با PLA آسان است و در رنگ های متنوعی ارائه می شود، در حالی که PETG استحکام بالاتری ارائه می دهد اما تمایل به رشته رشته شدن دارد و ABS بادوام تر و مقاوم تر در برابر حرارت است اما چاپ با آن دشوارتر است.
برای چاپگرهای مبتنی بر رزین، انواع مختلفی از فناوری های رزین موجود است که هر کدام دارای خواص متفاوتی هستند. چاپگرهای استریولیتوگرافی (SLA) می توانند کیفیت چاپ بالاتری ارائه دهند، در حالی که چاپگرهای LCD می توانند چاپ های سریع تری داشته باشند و مقرون به صرفه تر هستند و ماشین های DLP در حال افزایش هستند. انتخاب فناوری به سطح جزئیاتی که می‌خواهید به آن برسید و استفاده مورد نظر از چاپ بستگی دارد.

تنظیمات برش برای چاپ بهتر
برش، یا اسلایس فرآیند تبدیل مدل سه بعدی به دستورالعمل های چاپگر سه بعدی است. در طول این مرحله، می‌توانید تنظیمات را برای بهینه‌سازی کیفیت چاپ خود بسته به فناوری انتخابی خود، چه FDM باشد و چه رزین پایه، تنظیم کنید. به عنوان مثال، کاهش ارتفاع لایه می تواند سطح جزئیات را در چاپ افزایش دهد، زیرا چاپگر لایه های نازک تری از مواد را رسوب می دهد. به طور مشابه، کاهش سرعت چاپ می تواند دقت و کیفیت را بهبود بخشد، زیرا چاپگر زمان بیشتری برای قرار دادن دقیق هر لایه از مواد خواهد داشت. سازه های پشتیبان اغلب برای برآمدگی قطعات مدل ضروری هستند. با این حال، آنها می توانند آثاری بر روی چاپ باقی بگذارند و باید به میزان مشخصی از آنها استفاده کرد. اگر پشتیبانی لازم است و تنظیم FDM دارید، از ماده ای مانند HIPS (پلی استایرن) استفاده کنید که می تواند در آب حل شود و بدون آسیب رساندن به چاپ، برداشتن آن را آسان تر می کند.

پردازش
هنگامی که پرینت سه بعدی شما کامل شد، مرحله نهایی پردازش است. این شامل جداکردن دقیق چاپ از صفحه ساخت و تمیز کردن هر گونه ساختار پشتیبانی می شود. بسته به ماده مورد استفاده، ممکن است لازم باشد چاپ را زیر نور UV (برای چاپ رزین) خشک کنید یا رشته های فیلامنت باقیمانده (برای چاپ های FDM) را بردارید. سپس سطح چاپ را می توان از طریق تکنیک هایی مانند سنباده زدن، بتونه کاری و ... صاف کرد (اگرچه تکنیک، تحت تأثیر فناوری و ماده انتخابی است). مهم است که این مرحله را با احتیاط انجام دهید. به عنوان مثال، سنباده بیش از حد می تواند منجر به از دست دادن جزئیات شود. هنگامی که چاپ صاف شد، نقاشی می تواند راهی عالی برای افزودن رنگ و جان بخشیدن به چاپ سه بعدی شما باشد.

منبع: all3dp