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Gratis 3D-Scan-Tutorial

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Gratis 3D-Scan Tutorial 09:33
Ein Handy und kostenlose Software ist alles, was Sie brauchen, um gratis einen 3D-Scan zu erstellen. Die Technik heißt Photogrammetrie. Wir haben dasselbe Bauteil einmal mit einer kostenlosen Software und einmal mit einem Profi-3D-Scanner digitalisiert und anschließend beide 3D-Scans verglichen. Das Ergebnis: Der Gratis-3D-Scan hat eine Abweichung von nur ca. 0,2 mm im Vergleich zum Profi-3D-Scan.
Inhaltsverzeichnis

Holocreators bietet Ihnen einen 3D-Scanservice an, mit dem Objekte mit einer Genauigkeit von 0,1 mm
bis 0,005 mm erfasst werden können. Gerne beraten wir Sie in einem persönlichen Telefonat: +49 40
481133
oder Sie schreiben uns eine E-Mail: info@holocreators.com.

So unterscheiden sich ein photogrammetrischer 3D-Scan und ein professioneller 3D-Scan mit Streifenlicht im Vergleich.
Swann Rack / Holocreators Links Gratis-Scan / rechts Profi-Scan.

Dieses Tutorial zeigt die verschiedenen Arbeitsschritte, die Sie für die Erstellung eines 3D-Scans mittels
Photogrammetrie brauchen. Als Beispiel digitalisieren wir ein Bauteil aus dem Treibstofftank eines
Autos. Das Bauteil heißt „Tankgeber“:

Um diesem Tutorial zu folgen, benötigen Sie diese Gratis-Software-Pakete:

Schritt 1: Manuelle Vermessung

Ein Bauteil wird mit einem Messschieber vermessen.
Swann Rack / Holocreators Wir vermessen das Bauteil mit einem Messschieber.

Im ersten Schritt vermessen wir das Bauteil („Tankgeber“) manuell. Um Fehler zu minimieren, setzten
wir den Messschieber drei Mal an und bestimmen den Mittelwert. So fallen ggf. Ausreißer aus. Wir
erhalten hier im Mittel 76,2 mm. Dies ist das Referenzmaß, das später noch sehr wichtig sein wird.

Die Photogrammetrie (so heißt das 3D-Scan-Verfahren, mit dem wir arbeiten) hat den Nachteil, dass es
keine korrekten Maße ausgibt. Daher brauchen wir ein Referenzmaß.

Der Grund: Das 3D-Modell wird aus Fotos berechnet und der Computer weiß nicht, wie groß das Bauteil
tatsächlich ist.

Schritt 2: Fotografieren des Bauteils

Ein Metallteil wird mit einem Handy für die Photogrammetrie fotografiert.
Swann Rack / Holocreators Wir fotografieren das Bauteil mit einer Handy-Kamera (min. 100 Fotos) aus verschiedenen Blickwinkeln.

Wir stellen das Bauteil auf eine Box und bewegen uns mit dem Handy um das Objekt, während wir viele
Fotos aus verschiedenen Blickwinkeln aufnehmen. Je mehr, desto besser. Mindestens aber 100 Fotos.
Wichtig dabei ist eine gute Beleuchtung. Am besten mit diffusem Licht, wie Sie es von Leuchtstoffröhren
kennen, da Schattenwurf die Aufnahme negativ beeinflusst. Das zu scannende Objekt sollte nicht zu
stark glänzen und eine markante Geometrie haben. Gegen Glanz empfehlen wir ein gängiges
Kreidespray aus dem Baumarkt, das Sie einfach nach dem Scan abwischen können. Wir machen zwei
Foto-Sets. Einmal steht das Teil auf dem Flansch und einmal auf dem Kopf, damit wir auch das Innere
erfassen können.

Schritt 3: Erstellung des 3D-Modells (Photogrammetrie) in Meshroom

Die in die Photogrammetrie-Software Meshroom importierten Fotos werden angezeigt.
Swann Rack / Holocreators Wir importieren die Fotos in Meshroom.

Im nächsten Schritt importieren wir alle Fotos in die Software Meshroom. Dies erfolgt einfach per
drag&drop. Wir drücken auf Start und die Software erledigt den Rest. Nachdem die Software das 3DModell berechnet hat, werden die Daten als OBJ-Datei exportiert (.OBJ ist ein ähnliches Format zu STL
und kann auf dieselbe Art und Weise weiterverarbeitet werden).

Das Speicherfenster für den Cache-Ordner in Meshlab ist geöffnet.
Swann Rack / Holocreators Nachdem wir den „Start“ Button geklickt haben, fragt Meshroom, wo der MeshroomCache-Ordner gespeichert werden soll.

Viele Anwender haben das Problem, dass sie das 3D-Modell (OBJ-Format), das durch Meshroom erzeugt
wurde, nicht finden können.
Wenn wir in Meshroom auf den „Start“-Button drücken, werden wir gefragt, wo der Cache-Folder
angelegt werden soll. In diesem Ordner werden dann die Projektdateien abgelegt. Im
„MeshroomCache“-Ordner befindet sich der Unterordner „Meshing“. Dort ist der 3D-Scan im OBJFormat gespeichert

In dem gezeigten Ordner wird das 3D-Modell im obj-Format in Meshroom gespeichert.
Swann Rack / Holocreators Im Unterordner „Meshing“ ist das 3D-Modell im OBJ-Format gespeichert

Schritt 4: 3D-Scan-Clean-up in Meshlab

Das ist die Select-faces-in-rectangular-region-Schaltfläche in Meshlab.
Swann Rack / Holocreators Wir drücken in Meshlab den Button „Select Faces in a Rectangular Region“

Wir importieren den 3D-Scan im OBJ-Format nach Meshlab. Dann entfernen wir alles, was nicht zum 3DScan gehört. Dafür verwenden wir die Funktion „Select Faces in a Rectangular Region“. Wir wählen
unerwünschte Bereiche rot aus und drücken dann die „Entfernen“-Taste

Die Anleitung zeigt, wie die Geometrie des 3D-Scans in Meshlab ausgewählt wird.
Swann Rack / Holocreators Wir markieren die Geometrie in Rot und löschen, was wir nicht brauchen

Sobald wir das 3D-Scan-Clean-up abgeschlossen haben, also sämtliche unerwünschte Geometrie
entfernt haben, exportieren wir das 3D-Modell im STL-Format. Diesen Prozess wiederholen wir auch für
den 3D-Scan des auf dem Kopf stehenden Bauteils.

Schritt 5: Vermessung und Größenänderung in Netfabb

In Netfabb vermessen wir unsere 3D-Scans und passen die Größe mithilfe des zuvor manuell
gemessenen Referenzmaßes an. Dazu importieren wir die STL-Daten nach Netfabb und klicken auf den
„Messen“-Button

Mit der auf dem Bild gezeigten Schaltfläche kann eine neue Messung in Meshlab vorgenommen werden..
Swann Rack / Holocreators In Netfabb klicken wir auf den „Neue Messung“-Button.
So wird der Radius des 3D-Scans in Netfabb dargestellt.
Swann Rack / Holocreators Mit Netfabb messen wir den Außenradius des Flanschs vom 3D-Scan.

Wir bestimmen den Außenradius des Flanschs. Dieser hat im 3D-Scan einen Durchmesser von 6,98 mm.
Anfangs, als wir den Tankgeber manuell vermessen hatten, wurde ein Wert von 76,2 mm bestimmt.
Daher teilen wir 76,2 mm / 6,98 mm und erhalten so den Faktor 10,917. Mit diesem Faktor skalieren wir
das 3D-Modell neu, um das Originalmaß zu erhalten.

meshlab-ueberlappende-geometrie-entfernen-de
Swann Rack / Holocreators Wir tragen den neuen Skalierungsfaktor (10,917) in Netfabb ein

Schritt 6: Neuausrichtung (Alignment) beider 3D-Scan-Hälften in Meshlab

Wir importieren beide neu skalierten 3D-Scan-Hälften wieder nach Meshlab, um sie korrekt
auszurichten und zu verbinden. Dieser Prozess heißt „Alignment“.

Die überlappende Geometrie aus dem 3D-Scan in Meshlab wird entfernt.
Swann Rack / Holocreators Wir importieren beide 3D-Scans nach Meshlab.
Das ist die Alignment-Schaltfläche in Meshlab.
Swann Rack / Holocreators Wir klicken auf den gelben Button „Align“.
Das ist die Glue-mesh-here-Schaltfläche in Meshlab.
Swann Rack / Holocreators Wir wählen den oberen 3D-Scan und klicken auf „Glue Mesh here“.
Zwei verschiedenen 3D-Scans werden im Meshlab durch Vergleichen und Markieren übereinstimmender Punkte ausgerichtet.
Swann Rack / Holocreators Wir wählen übereinstimmende Punkte auf beiden 3D-Scans aus.

Um die Software bei der Passung der 3D-Modelle zu unterstützen, wählen wir mindestens drei
übereinstimmende Punkte auf beiden 3D-Scans. Anschließend klicken wir auf „Process“ und der
Computer stimmt beide 3D-Scans aufeinander ab.

Der untere und obere 3D-Scan wurden in Meshlab importiert.
Swann Rack / Holocreators Mit der Funktion „Select Faces in a Rectangular Region“ entfernen wir überlappende Geometrie.

Beide 3D-Scans haben noch gewisse Bereiche, wo sich Flächen überlappen und doppelt vorhanden sind.
Wir nutzen die Funktion „Select Faces in a Rectangular Region“, um diese doppelte Geometrie zu
entfernen.
Zum Abschluss machen wir einen Rechtsklick auf den oberen 3D-Scan in der rechten Liste und wählen
„Flatten Visible Layers“ aus. Diese Funktion fusioniert beide 3D-Scan-Hälften.

Damit ist der 3D-Scan unseres Bauteils („Tankgeber“) fertig

Schritt 7: Überprüfung der Genauigkeit des 3D-Scans in GOM Inspect

Jetzt wollen wir überprüfen, wie genau unser kostenloser 3D-Scan ist. Dafür haben wir dasselbe Bauteil
mit dem Profiscanner Artec Space Spider 3D gescannt. In der Software GOM Inspect vergleichen wir
beide Ergebnisse und überprüfen so die Genauigkeit des Gratis-3D-Scans. Dafür erstellen wir eine
Abweichungsanalyse.

Ergebnis: Unser kostenloser 3D-Scan ist richtig gut. Im Durchschnitt weicht er nur 0,2 mm vom Profi-3DScan ab.

Die Abweichungsanalyse zeigt die Unterschiede zwischen dem Photogrammetrie-3D-Scan und dem professionellen Streifenlicht-3D-Scan.
Swann Rack / Holocreators Mit einer Abweichungsanalyse bestimmen wir die 3D-Scangenauigkeit in GOM Inspect

Download der Projektdaten

Wir stellen sowohl den Gratis-3D-Scan als auch den Profi-3D-Scan zum Download zur Verfügung. Auch
die Abweichungsanalyse, die beide Ergebnisse miteinander vergleicht, kann hier heruntergeladen
werden:

Fazit

Es ist beeindruckend, dass wir dieses 3D-Scan-Ergebnis nur mit einer Handykamera und Gratis-Software
erreicht haben. Eine Genauigkeit von 0,2 mm war bisher nur Profi-3D-Scannern vorbehalten.
Dennoch haben die Profi-Geräte ihre Berechtigung. Sie sind geeicht und garantieren eine bestimmte
Genauigkeit, was bei der Vermessung von kritischen Bauteilen sehr wichtig ist. Außerdem geht der 3DScan mit einem Profi-Gerät sehr viel schneller. Der Gratis-3D-Scan hat ca. 3 Stunden gedauert, der ProfiScan nur 15 Minuten.

Benötigen Sie Hilfe bei der Erstellung eines 3D-Scan?

Holocreators bietet einen professionellen 3D-Scan-Service und Reverse-Engineering an. Sollten Sie ein
Projekt haben, bei dem der Einsatz eines Profi-3D-Scanners mit einer garantierten Genauigkeit ab 0,1
mm bis 0,005 mm erforderlich ist, dann rufen Sie uns gerne an +49 40 481133 oder schreiben Sie uns
eine E-Mail: info@holocreators.com.

Swann ist seit vielen Jahren von allem begeistert, was mit 3D zu tun hat. Seine Wurzeln liegen in der analogen Holografie, die ihn 2011 zur digitalen 3D-Modellierung brachte.

Der rapide Fortschritt verschiedenster 3D-Scan-Technologien faszinierten ihn so sehr, dass er 2015 gemeinsam mit seinem Bruder Miró Rack das Unternehmen Holocreators gründete

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