| Popis: |
On behalf of Umeå University, close-range photogrammetry and 3D scanning with structural light are investigated as methods to create 3D models of physical objects relevant to mechanical engineering. An experimental setup for photogrammetry is constructed and used to scan three different objects: one made of metal, one with different colours and one made of plastic. The objects selected for analysis are a metal bolt, a colourful cardboard box and a bicycle helmet in plastic. The 3D models measured by photogrammetry are compared to models created with a commercial 3D scanner, both visually and through taking measurements on the physical objects and comparing with measuring the same details in Autodesk Recap Photo and Shining 3D. The results show a good measurement accuracy for both technologies. The average deviation from the dimensions of the physical objects is between 1.1% and 2.2%. Both 3D surface imaging techniques work well for objects with distinct surface structure and varying geometric shapes, but have problems creating 3D models of dark and glossy objects with homogeneous surface. Photogrammetry is cost-effective and manages to reproduce colour and texture with high accuracy. However, the method is time-consuming and the quality of the results is unpredictable. In addition, the measurement accuracy can be questioned, since the calibration is performed manually by the user in the photogrammetry software. Structured light 3D scanning is a fast process and allows the model built-up and quality to be monitored in real time during the measurement. Visually, 3D scanning reproduces colour and texture with reasonable quality, but not as well as photogrammetry. Also here, the uncertainty in the tolerance analysis is large, since it is difficult to accurately place measurement points in the software. Both imaging techniques can be recommended for use in undergraduate education and student labs, given that a tutorial is provided and suitable scan objects are selected. På uppdrag av Umeå universitet utförs en undersökning av fotogrammetri och strukturerat ljus 3D-skanning som arbetssätt för att skapa 3D-modeller av fysiska objekt relevanta inom maskinteknik. Syftet med arbetet var att fotogrammetri undersöks som arbetssätt för att skapa 3D-modeller av fysiska objekt från nära håll och där resultatet från fotogrammetrin jämförs med analys av samma objekt med en kommersiell 3D-skanner som använder strukturerat ljus tekniken. En experimentell uppställning för fotogrammetri konstrueras och används för att läsa av tre olika objekt: ett i metall, ett med olika färger och ett i plast. Objekten som väljs för analys är en metallbult, en ask i kartong och en cykelhjälm i plast. 3D-modellerna som avbildas med fotogrammetri jämförs med modeller skapad med en kommersiell 3D-skanner, både visuellt och genom att ta mått på de fysiska objekten och jämföra med mått på samma detaljer i programvarorna Autodesk Recap Photo och Shining 3D. Resultaten visar en bra måttriktighet för båda teknikerna. Snittavvikelsen från måtten på de fysiska objekten är mellan 1,1% och 2,2%. Båda arbetssätt för avbildning fungerar bra för objekt med struktur och varierande geometriska former, men har problem att skapa 3D-modeller av glansiga föremål och objekt med homogen yta. Fotogrammetri är kostnadseffektivt och klarar av att återge färg och textur med hög noggrannhet. Däremot är metoden tidskrävande och resultatets kvalitet är oförutsägbart. Måttriktigheten kan ifrågasättas, då kalibreringen utförs manuellt av användaren i programvaran för fotogrammetri. 3D-skanning med strukturerat ljus är tidseffektivt och har fördelen att modellens uppbyggnad och kvalitet kan följas i real-tid under mätningen. Visuellt återger 3D-skanning färg och textur med någorlunda rimlig kvalitet, men inte lika väl som fotogrammetri. Måttriktigheten kan även med detta arbetssätt ifrågasätts, då det är svårt att noggrant placera ut mätpunkter i programvaran. Det kan rekommenderas att använda metoderna i grundutbildningen om en lathund för arbetssätten skapas och om det i förväg väljs ut objekt som är lämpliga att läsas av. |
