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Ein Handy und kostenlose Software ist alles was es braucht um einen gratis
3D-Scan zu erstellen. Die Technik heißt Photogrammetrie.

Dasselbe Bauteil haben wir einmal kostenlos und einmal mit einem Profi 3D-Scanner digitalisiert und beide 3D-Scans verglichen. Das Ergebnis: Der gratis 3D-Scan hat eine Abweichung von nur ca. 0.2mm im Vergleich zum Profi 3D-Scan.

Holocreators GmbH bietet Ihnen einen 3D-Scanservice an, mit dem Objekte mit einer Genauigkeit von 0,1mm bis 0,005mm erfasst werden können. Gerne beraten wir Sie. Rufen Sie uns an: +49 40 48 11 33 oder schreiben Sie uns eine E-Mail: info@holocreators.com.

Links gratis Scan / rechts Profi Scan



Dieses Tutorial zeigt die verschiedenen Arbeitsschritte zum Erstellen eines 3D-Scans. Als Beispiel digitalisiere wir ein Bauteil aus dem Treibstofftank eines VW Käfer. Das Bauteil heißt “Tankgeber”.



Um dem Tutorial zu folgen, benötigen Sie diese gratis Software-Pakete:

Schritt 1: Manuelle Vermessung

Vermessen Sie das Bauteil mit einem Messschieber



Im ersten Schritt vermessen wir den 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: 76,2mm. Dies ist das ist Referenzmaß, das später wichtig wird.

Die Photogrammetrie (so heißt das 3D-Scan-Verfahren mit dem wir arbeiten) hat den Nachteil, dass es keine 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

Fotografieren Sie das Bauteil mit einer Kamera

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 man es von Leuchtstoffröhren kennt, 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, dass man einfach nach dem Scan abwischen kann. 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

Meshroom Photogrammetrie Software

 

Im nächsten Schritt importiert man alle Fotos in die Software Meshroom. Dies funktioniert ganz einfach per Drag&Drop. Nachdem alle Bilder importiert sind, berechnet die Software das 3D-Modell ganz automatisch. Man klickt dafür nur „Start“. Das fertige 3D-Modell kann danach als STL-Datei exportiert werden.

Viele Anwender haben das Problem, dass sie das 3D-Modell, das durch Meshroom erzeugt wurde, nicht finden können.

 

Wenn Sie das erste mal den “Start” Button klicken, fragt Meshroom wo der Cashe-Ordner gespeichert werden soll.

 

Nachdem Meshroom das 3D-Modell aus den Fotos berechnet hat, finden Sie die OBJ-Datei im Cashe- Ordner, im Unterordner Meshing.

Im Unterordner “Meshing” ist das 3D-Modell als OBJ gespeichert

 

 

Schritt 4: 3D-Scan Cleanup in Meshlab

Drücken Sie in Meshlab den Button „Select Faces in a Rectangular Region“


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

Schneiden Sie die Geometrie weg, die Sie nicht brauchen


Sobald wir das 3D-Scan-Cleanup abgeschlossen haben, also sämtliche unerwünschte Geometrie entfernt haben, exportieren wir das Modell erneut als STL-Datei. Diesen Prozess widerholen wir auch für den 3D-Scan des auf dem Kopf stehenden Bauteils.

 

Schritt 4: Vermessung und Größenänderung in Netfabb


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

In Netfabb klicken Sie auf den „messen“ Button

Mit Netfabb messen Sie den Außenradius des Flanschs vom 3D-Scan


Wir bestimmen den Außenradius des Flanschs.  Dieser hat im 3D-Scan einen Durchmesser von 6,98mm hat.

Anfangs als wir den Tankgeber manuell vermessen hatten wurde ein Wert von 76,2mm bestimmt. Daher teilen wir 76,2mm/6,98mm und erhalten so den Faktor 10,91. Mit diesem Faktor skalieren wir das 3D-Modell neu, um so das Originalmaß zu erhalten.

Tragen Sie den neuen Skalierungsfaktor in Netfabb ein

 

Schritt 5: Neuausrichtung und Zusammenführung 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 nennt sich „Alignment.“

Importieren Sie beide 3D-Scans nach Meshlab

Klicken Sie auf den gelben Button „Align“

Wählen Sie den oberen Scan und klicken Sie auf „Glue Mesh here“

Wählen Sie den unteren Scan und klicken Sie auf „Point based Glueing“

Wählen Sie übereinstimmende Punkte auf beiden 3D-Scans



Um den Computer 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.

Nutzen Sie die Funktion „Select Faces in a Rectangular Region“ um doppelte Geometrie zu entfernen


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 Rechts-Klick 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 der 3D-Scan des Tankgebers fertig.

 

Schritt 6: Überprüfung der Genauigkeit des 3D-Scans in GOM-Inspect


Wir prüfen wie genau der kostenlose 3D-Scan ist. Dafür haben wir dasselbe Bauteil mit einem Profiscanner Artec Space Spider gescannt.

In der Software GOM Inspect vergleichen wir beide 3D-Scans und überprüfen so die Genauigkeit des gratis Scans. Dieser Prozess nennt sich Soll-Ist-Vergleich.

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

Soll/Ist-Vergleich bestimmt Scangenauigkeit in GOM Inspect

Download

Wir stellen Ihnen sowohl den gratis 3D-Scan als auch den Profi 3D-Scan zum Download zur Verfügung. Auch den Soll/Ist-Vergleich können Sie hier herunterladen:

Gratis 3D-Scan Bauteil Tankgeber

Profi 3D-Scan Bauteil Tankgeber

Vergleich Gratis 3D-Scan und Profi 3D-Scan (Soll-Ist-Vergleich)

Fazit

Es ist beeindruckend, dass wir dieses 3D-Scan Ergebnis nur mit einer Handkamera und gratis Software erreicht haben. Eine Genauigkeit von 0,2mm 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. Auch geht der 3D-Scan mit einem Profi-Gerät sehr viel schneller. Der gratis 3D-Scan hat 3 Stunden gedauert, der Profi-Scan nur 15 Minuten.

Sollten Sie ein Projekt haben, bei dem der Einsatz von Profi-3D-Scannern und einer garantierten Genauigkeit ab 0,1mm bis 0,005mm erforderlich ist, dann rufen Sie uns gerne an +49 40 48 11 33 oder schreiben eine E-Mail: info@holocreators.com.

Autor: Swann Rack

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