Ei-jäykän kappaleen 3D-skannauksen yhdistäminen 3D-malliin
Silander, Rasmus (2023)
2023
Konetekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Mechanical Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-05-23
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305225977
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305225977
Tiivistelmä
Työssä oli kaksi tutkimusongelmaa. Ensimmäinen oli ei-jäykän kappaleen 3D-skannauksen yhdistäminen geneeriseen 3D-malliin. Toinen oli ei-jäykän kappaleen skannauksen annotointi.
Ongelmien ratkaisemiseksi asetettiin tavoitteeksi löytää menetelmä ei-jäykän kappaleen 3D-skannauksen yhdistämiseksi geneeriseen 3D-malliin. Lisäksi haluttiin selvittää ratkaisuja ei-jäykän kappaleen skannauksen annotointiin.
Tässä raportissa pohjustetaan 3D-skannaamista esittelemällä erityyppisiä 3D-malleja, joita käytetään 3D-skannaamisessa. Esiteltyjä 3D-mallityyppejä olivat CAD, vokseli, pistepilvi, polygoniverkko, eksplisiittiset pinnat ja implisiittiset pinnat.
Työn käytännön osuudessa selvitettiin eri 3D-skannausmenetelmiä ja tutkittiin niiden soveltuvuutta ei-jäykän kappaleen skannaamiseen. Tutkitut menetelmät rajattiin ei-koskettaviin, jotka jaettiin aktiivisiin ja passiivisiin. Aktiivisia menetelmiä olivat laserkeilaus, kolmiomittaus ja strukturoitu valo. Passiivisia menetelmiä olivat fotogrammetria ja stereonäkö.
Raportissa syvennytään tietokonemallin luonnin teoriaan ensiksi jäykän kappaleen 3D-skannaamisen menetelmillä. Tämän jälkeen teoriaa laajennetaan siten, että se soveltuu ei-jäykkien kappaleiden 3D-skannaamiseen deformaatiota käsittelevien algoritmien avulla. Käsiteltyjä deformaatioalgoritmeja olivat ARAP ja ED.
Ei-jäykän kappaleen 3D-mallin annotointiongelmaan haettiin ratkaisuja tutkimalla olemassa olevia ratkaisuja jäykkien kappaleiden annotoinnista.
Työssä luotiin ehdotus toimintamallista ei-jäykkien kappaleiden skannaamiseen ja yhdistämiseen geneerisen mallin kanssa.
Ei-jäykän kappaleen annotoinnin lopputulos oli, että niihin voidaan soveltaa samoja menetelmiä kuin jäykkiin kappaleisiin, kunhan deformaatio-ongelma pystytään ratkaisemaan. Deformaatio-ongelmaan esitettiin samoja ratkaisuja, joita käytetään ei-jäykkien kappaleiden 3D-skannaamisessa.
Ongelmien ratkaisemiseksi asetettiin tavoitteeksi löytää menetelmä ei-jäykän kappaleen 3D-skannauksen yhdistämiseksi geneeriseen 3D-malliin. Lisäksi haluttiin selvittää ratkaisuja ei-jäykän kappaleen skannauksen annotointiin.
Tässä raportissa pohjustetaan 3D-skannaamista esittelemällä erityyppisiä 3D-malleja, joita käytetään 3D-skannaamisessa. Esiteltyjä 3D-mallityyppejä olivat CAD, vokseli, pistepilvi, polygoniverkko, eksplisiittiset pinnat ja implisiittiset pinnat.
Työn käytännön osuudessa selvitettiin eri 3D-skannausmenetelmiä ja tutkittiin niiden soveltuvuutta ei-jäykän kappaleen skannaamiseen. Tutkitut menetelmät rajattiin ei-koskettaviin, jotka jaettiin aktiivisiin ja passiivisiin. Aktiivisia menetelmiä olivat laserkeilaus, kolmiomittaus ja strukturoitu valo. Passiivisia menetelmiä olivat fotogrammetria ja stereonäkö.
Raportissa syvennytään tietokonemallin luonnin teoriaan ensiksi jäykän kappaleen 3D-skannaamisen menetelmillä. Tämän jälkeen teoriaa laajennetaan siten, että se soveltuu ei-jäykkien kappaleiden 3D-skannaamiseen deformaatiota käsittelevien algoritmien avulla. Käsiteltyjä deformaatioalgoritmeja olivat ARAP ja ED.
Ei-jäykän kappaleen 3D-mallin annotointiongelmaan haettiin ratkaisuja tutkimalla olemassa olevia ratkaisuja jäykkien kappaleiden annotoinnista.
Työssä luotiin ehdotus toimintamallista ei-jäykkien kappaleiden skannaamiseen ja yhdistämiseen geneerisen mallin kanssa.
Ei-jäykän kappaleen annotoinnin lopputulos oli, että niihin voidaan soveltaa samoja menetelmiä kuin jäykkiin kappaleisiin, kunhan deformaatio-ongelma pystytään ratkaisemaan. Deformaatio-ongelmaan esitettiin samoja ratkaisuja, joita käytetään ei-jäykkien kappaleiden 3D-skannaamisessa.