3D-scanner vergelijkingstest: negen modellen gescand op een auto-onderdeel

Introductie

Het testen van negen verschillende 3D-scanners op één uitdagend onderdeel laat zien hoe verschillende scantechnologieën omgaan met zwarte, vormloze objecten met diepe uitsparingen en dunne wanden. Dit is een veelvoorkomend scenario in de praktijk bij reverse engineering en productie. De test vergelijkt laserscanners, infraroodscanners en gestructureerd licht-scanners om aan te tonen welke aanpak het beste werkt voor deze veeleisende geometrie.

Testopstelling en scanner-categorieën

Het testobject is een zwart kunststof auto-onderdeel: vormloos, met diepe uitsparingen en dunne schalen. Dit type geometrie is typerend voor de automobielindustrie en vormt een echte uitdaging voor 3D-scannen, omdat het gebrek aan oppervlaktekenmerken en de donkere kleur het volgen voor veel soorten scanners bemoeilijken.

Vier scanner-categorieën zijn vertegenwoordigd in deze test. Laserscanners gebruiken marker-gebaseerde tracking en zijn over het algemeen het duurst, maar ook het meest nauwkeurig. Infraroodscanners volgen de geometrie en kunnen met markers werken, hoewel ze minder nauwkeurig zijn dan lasersystemen. Gestructureerd licht-scanners projecteren patronen en volgen de geometrie, wat een middenweg biedt in snelheid en precisie. Elke categorie heeft duidelijke sterke en zwakke punten bij het scannen van zwarte objecten zonder spray-coating.

Laserscanners: Revopoint MetroX, Creality Sermoon S1 en Creality Raptor

Laserscanners zijn ontworpen om met markers te werken en leveren de hoogste precisie voor marker-gebaseerde tracking. Ze presteren het best op vormloze onderdelen omdat de markers betrouwbare referentiepunten bieden.

De Creality Raptor gebruikt zeven parallelle laserlijnen en scant met 90 frames per seconde. In deze test behaalde hij een nauwkeurigheidsfout van 22 micron. De Raptor kan onder een zeer lage hoek ten opzichte van het draaiplateau scannen, waardoor hij zijwanden effectief kan vastleggen. De zeven-lijns aanpak heeft echter moeite met diepe uitsparingen omdat de wanden de laserprojectie blokkeren om de bodem te bereiken. De ruimte tussen de ribben en de bodem van het 32 mm diepe gat bleef ongescand.

De Creality Sermoon S1 gebruikt ook laserscanning, maar met een optie voor een enkele lijn naast parallelle lijnen. Hij werkt op 90 frames per seconde en behaalde in deze test een nauwkeurigheidsfout van 32 micron. De enkel-lijns modus stelt hem in staat om diepe uitsparingen te bereiken waar de zeven-lijns aanpak niet bij kan. De Sermoon S1 produceerde een completere scan van de bodems van de uitsparingen in vergelijking met de Raptor, hoewel er meer handmatige inspanning nodig was om blinde vlekken te wissen.

De Revopoint MetroX is een laserscanner die langzamer scande dan de Raptor of Sermoon S1. Hij behaalde een nauwkeurigheidsfout van 136 micron, aanzienlijk hoger dan de andere laserscanners. De MetroX produceerde ook ruisere resultaten in het gat en de uitsparingen, en de algehele scan was minder compleet, ondanks de langste scantijd. De resolutie van de reliëftekst was lager dan bij de Raptor en Sermoon S1.

Infraroodscanners: Creality Ferret, Otter en Otter Lite

Infraroodscanners volgen de geometrie in plaats van markers en zijn ontworpen om zwarte objecten te scannen zonder spray-coating. Ze bieden hogere framerates dan laserscanners, maar een lagere precisie.

De Creality Otter is een infraroodscanner die het best presteert in de geometrie-trackingmodus in plaats van de marker-modus. Bij gebruik van markers op een zwart object zorgt de belichting die nodig is om het zwarte oppervlak te zien ervoor dat de markers overbelicht raken, waardoor tracking onbetrouwbaar wordt. In de geometrie-modus met automatische belichting behaalde de Otter een nauwkeurigheidsfout van 17 micron, wat concurrerend is met de laserscanners. De Otter kan onder een lage hoek scannen en legt zijwanden goed vast. Hij bereikte de diepe uitsparing beter dan de Raptor, hoewel niet zo volledig als de Sermoon S1.

De Creality Otter Lite is een compactere versie van de Otter, maar met een lagere resolutie. In deze test behaalde hij een nauwkeurigheidsfout van 17 micron, gelijk aan de volledige Otter. De resolutie is echter lager en de reliëftekst ziet er wazig uit. De Otter Lite wordt niet aanbevolen voor reverse engineering van kleine onderdelen omdat het detail onvoldoende is.

De Creality Ferret is ontworpen voor grotere objecten, ongeveer ter grootte van een schoen. Op dit kleinere onderdeel leverde hij geen bruikbare resultaten op. De werkafstand is groter dan bij de Otter-modellen, wat de resolutie verlaagt. De nauwkeurigheidsfout was 270 micron, veel te hoog voor precisiewerk. De Ferret bevat geen kalibratiebord en is simpelweg niet geschikt voor kleine, complexe geometrie.

Gestructureerd licht-scanners: 3DMakerpro Moose, 3DMakerpro Seal en Matter and Form 3

Gestructureerd licht-scanners projecteren een patroon en volgen de geometrie. Ze scannen langzamer dan infraroodscanners, maar bieden in veel gevallen een hogere resolutie dan infrarood.

De 3DMakerpro Moose heeft een resolutie van 0,2 mm en een groter opnamebereik. De Seal heeft een resolutie van 0,15 mm en een kleiner opnamebereik, waardoor hij beter geschikt is voor kleinere objecten. Beide scanners scannen met 10 tot 15 frames per seconde, langzamer dan infraroodscanners. De Moose en Seal hebben identieke trackingprestaties; het verschil zit voornamelijk in het opnamebereik en de resolutie.

De 3DMakerpro Seal behaalde in deze test een nauwkeurigheidsfout van 51 micron. Hij produceerde een goede oppervlaktekwaliteit en volgde goed, hoewel hij wat randruis genereerde. De resolutie is vergelijkbaar met de Otter in de kleine modus. De Seal kan niet goed scannen op oppervlakken met een hoog contrast; als een object zowel witte als zwarte gebieden heeft, heeft de scanner moeite tenzij er spray wordt aangebracht om het contrast te verminderen.

De Matter and Form 3 is een gestructureerd licht-scanner met een recente firmware-update die het scannen van zwarte objecten heeft verbeterd. Hij bevat een 13-megapixel camera, die een hogere resolutie biedt dan de Raptor bij het scannen van kleinere objecten. De nieuwe firmware maakt aanpassing van de projectorhelderheid mogelijk, waardoor het scannen van zwarte objecten veel betrouwbaarder is dan voorheen. In deze test behaalde hij een nauwkeurigheidsfout van 90 micron. Sommige zeer dunne wanden werden niet vastgelegd, maar de algehele verbetering in de verwerking van zwarte objecten is aanzienlijk. De verwerkingstijd is langer dan bij andere scanners, vooral bij een hoge resolutie.

Vergelijking van nauwkeurigheid en volledigheid

Een nauwkeurigheidsfout onder de 50 micron is over het algemeen acceptabel voor CNC-frezen, FDM-printen of resin-printen. Onderdelen die zijn geproduceerd op basis van scandata met dit precisieniveau zullen correct passen.

De Otter behaalde de laagste nauwkeurigheidsfout met 17 micron, gelijk aan de Otter Lite. De Raptor behaalde 22 micron en de Sermoon S1 behaalde 32 micron. Deze drie laser- en infraroodscanners zijn geschikt voor nauwkeurig reverse engineering-werk.

De MetroX met 136 micron, de Ferret met 270 micron en de Matter and Form 3 met 90 micron vallen buiten het acceptabele bereik voor werk met nauwe toleranties. De Seal met 51 micron zit net boven de drempelwaarde.

Naast nauwkeurigheid is scan-volledigheid van belang. De Sermoon S1 legde de bodem van de diepe uitsparing beter vast dan de Raptor, omdat de enkel-lijns modus gebieden kan bereiken die door wanden worden geblokkeerd. De Otter legde zijwanden goed vast en produceerde een glad oppervlak. De MetroX produceerde ruisere resultaten in het gat en de uitsparingen, wat problemen kan veroorzaken bij het bepalen van gatposities.

Voor de resolutie van reliëftekst leverde de Raptor het scherpste detail, op de voet gevolgd door de Sermoon S1. De MetroX had een lagere resolutie ondanks dezelfde 0,15 mm fusie-instelling. De Otter produceerde een goede resolutie met een gladde oppervlaktekwaliteit. De resolutie van de Otter Lite was te laag voor detailwerk.

Conclusie

Voor reverse engineering van kleine zwarte onderdelen met diepe uitsparingen en dunne wanden biedt de Creality Otter in geometrie-modus de beste balans tussen nauwkeurigheid, volledigheid en gebruiksgemak. De Sermoon S1 is de beste keuze voor een laserscanner als u diepe uitsparingen moet bereiken. De Raptor is een solide alternatief als u de voorkeur geeft aan de traditionele laser-aanpak. De Ferret en Otter Lite zijn niet geschikt voor dit type werk. De Matter and Form 3 is aanzienlijk verbeterd met de nieuwste firmware, maar blijft in deze specifieke test nog achter bij de Otter en laserscanners. De keuze hangt af van uw budget, de grootte van de objecten die u doorgaans scant en of u de hoogste precisie nodig heeft of een iets lagere nauwkeurigheid kunt accepteren voor sneller scannen.