3D Laser Scanning: Definition & Anwendung

Mit den Fortschritten im Bereich der Scanner-Technologie ist 3D Laser Scanning immer beliebter und zugänglicher geworden.

Doch bedeutet dies das Ende für das klassische 2D Laser Scanning? In diesem Ratgeber erläutern wir die wesentlichen Unterschiede zwischen 2D- und 3D Laser Scanning und zeigen auf, für welche Anwendungsbereiche sich welches Verfahren am besten eignet.

Was ist 3D Laser Scanning?

3D Laser Scanning bezeichnet den Einsatz moderner 3D-Vermessungsgeräte, die Oberflächendaten eines Objekts präzise erfassen, um dessen Form detailgetreu in einem dreidimensionalen Datensatz abzubilden. Im Unterschied zu herkömmlichen Koordinatenmessmaschinen (CMMs), die einen direkten Kontakt zum Prüfobjekt benötigen, arbeitet das 3D Laser Scanning vollkommen berührungslos.

Wie funktioniert 3D Laser Scanning?

Technisch gesehen basiert das 3D Laser Scanning auf dem Emittieren und Empfangen von Laserlicht mithilfe spezieller Laser-Emitter und Laser-Empfänger. Mithilfe fortschrittlicher Software werden Veränderungen der Entfernung und der Kontur präzise aufgezeichnet. So entsteht eine kontinuierliche Erfassung von Messpunkten entlang der XYZ-Achsen, die eine vollständige dreidimensionale Vermessung ermöglichen.

Vorteile von 3D Laser Scanning

Dank ihrer schnellen Datenerfassung und -verarbeitung beschleunigen 3D-Laserscanner den Arbeitsablauf erheblich und steigern die Produktivität sowie die Zuverlässigkeit der Messungen. Messdaten können optisch und äußerst schnell aufgenommen und digital gespeichert werden – das vereinfacht die Inspektion und Analyse erheblich.

Typische Anwendungen für 3D Laser Scanning

3D-Laserscanner werden am häufigsten in den Bereichen Industriedesign, Ingenieurwesen und Fertigung eingesetzt. In der Fertig werden 3D-Laserscanner genutzt, um Fertigungstoleranzen zu überprüfen, Defekte zu erkennen und Bauteile gemäß allen Spezifikationen und Qualitätsanforderungen zu analysieren. Häufig werden 3D-Laserscanner gemeinsam mit weiteren Messsystemen in automatisierten Produktionsumgebungen weltweit eingesetzt.

3D Laser Scanning kommt auch bei der Rückentwicklung (Reverse Engineering) von Bauteilen und Komponenten zum Einsatz und unterstützt eine exakte Passgenauigkeit zwischen verschiedenen Bauteilen.

Die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Laserscannern gehen über die Fertigung, Produktentwicklung und andere mit der Industrie verbundene Tätigkeiten hinaus. Diese Messgeräte werden mittlerweile auch in der Unterhaltungsbranche, der Forensik, bei der Strafverfolgung sowie in der Medizin eingesetzt – etwa zur Entwicklung maßgeschneiderter Prothesen und Orthesen – sowie für computergenerierte Bilder (CGI).

3D Laser Scanning vs. 2D Laser Scanning

Obwohl 3D-Laserscanner in der Regel die fortschrittlichere Technologie darstellen, sind sie noch nicht so weit verbreitet wie 2D-Laserscanner. Diese haben dank ihrer Fähigkeit, zweidimensionale Profile zu erfassen, in zahlreichen Branchen und Anwendungen breite Verwendung gefunden.

Insbesondere die industrielle Automatisierung und Fertigung profitieren stark von 2D-Laserscannern, die am häufigsten für Inspektion und Qualitätskontrolle eingesetzt werden. Diese Scanner stellen sicher, dass alle gefertigten Teile und Komponenten den gewünschten Abmessungen und Toleranzen entsprechen und somit die Designvorgaben erfüllt werden.

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Tipps zur Wahl des passenden Laserscanners

Da es verschiedene Laserscanner für unterschiedliche Anforderungen gibt, sollte die Auswahl des 3D Laserscanners stets auf den konkreten Einsatzbereich abgestimmt werden.

Dimensionale Anforderungen

Die wichtigste Überlegung bei der Auswahl zwischen 2D Laser Scanning und 3D Laser Scanning ist, ob Ihre Anwendung zweidimensionale oder dreidimensionale Messdaten erfordert.

Während das 2D Laser Scanning besonders für die präzise Messung von Längen- und Breitenmaßen sowie für die effiziente Oberflächeninspektion geeignet ist, ermöglicht das 3D Laser Scanning die Erfassung umfangreicher und detaillierter Informationen zu den geometrischen Eigenschaften eines Objekts. 3D-Vermessungsgeräte bieten so entscheidende Vorteile, wenn es um die vollständige Digitalisierung komplexer Bauteile und Strukturen geht.

Genauigkeit und Auflösung

Während die Genauigkeit die zulässigen Toleranzen beschreibt, gibt die Auflösung an, wie feinste Veränderungen bei einem Scan detektiert werden können. Sowohl moderne 3D-Laserscanner als auch 2D-Laserscanner bieten vergleichbare Werte in diesen Kategorien, wobei die einzelnen Modelle jeweils unterschiedliche Spezifikationen aufweisen.

Anwendungsspezifische Anforderungen

Für die Detektion von Defekten innerhalb definierter Bereiche ist oft der Einsatz von 3D Laser Scanning erforderlich, da dieses Verfahren eine besonders detaillierte Analyse komplexer Strukturen bietet.

Bei Aufgaben, bei denen eine hohe Messgeschwindigkeit und eine ausreichende relative Genauigkeit im Vordergrund stehen – etwa bei einfachen Höhenmessungen oder Ebenheitsprüfungen – bleibt das 2D Laser Scanning jedoch eine bevorzugte Lösung.

Budget

Auch wirtschaftliche Überlegungen sind bei der Entscheidung zwischen 3D Laser Scanning und 2D Laser Scanning relevant. 3D-Laserscanner sind in der Regel teurer als klassische 2D-Laserscanner. Grund hierfür sind die deutlich umfassendere Datenerfassung sowie der höhere technische Aufwand für die dreidimensionale Messung und Bewegungserfassung.

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3D Laser Scanning mithilfe von Laser-Snapshot-Technologie

Die Laser-Snapshot-Technologie wie der Modellreihe LJ-S8000 von KEYENCE kann vollständige 3D-Profile in einem einzigen Snapshot erfassen und bietet eine äußerst präzise Darstellung von Oberflächen und Objekten im Vergleich zu herkömmlichen Scanmethoden.

Snapshot-Sensoren liefern umfassendere Daten, erfassen Höhe und Form und passen sich in Echtzeit an unterschiedliche Oberflächenvariationen an. Dadurch können Hersteller Fehler schnell erkennen und Korrekturmaßnahmen rechtzeitig umsetzen. Bei richtiger Anwendung verbessern Laser-Snapshot -Sensoren die Effizienz und Genauigkeit der gesamten Produktion.

3D Laser-Snapshot-Sensor vs. 2D Laser Scanning

Ein wesentlicher Unterschied zwischen einem 3D-Laser-Snapshot-Sensor und einem 2D-Scanner liegt im Prozess der Datenerfassung. 2D-Scanner erfassen Daten entlang einer einzigen Linie, was ihre Effektivität in einer dreidimensionalen Welt einschränkt. Die Laser-Snapshot-Technologie hingegen erfasst auch komplexe Geometrien vollständig und ermöglicht es, den Produktionsprozess zu beschleunigen.

Ein weiterer Vorteil von 3D Laser-Snapshot-Sensoren ist ihre Fähigkeit, Daten und Defekte ohne Bewegung und mit minimalem Setup zu erfassen. Dies ermöglicht schnellere Entscheidungen und Problemlösungen, wodurch Produktionsausfallzeiten und Kosten reduziert werden.

Snapshot-Sensoren für 3D Laser Scanning von KEYENCE

Die Laser-Snapshot-Technologie von KEYENCE bietet erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden. Diese Lösung kombiniert die Vorteile eines 2D-Scanners hinsichtlich Genauigkeit und Flexibilität sowie die Vorteile eines Snapshot Systems, das keinerlei Peripheriegeräte benötigt und somit einfach in jede Produktion integriert werden kann.

Diese fortschrittliche Technologie ist somit ideal für 3D-Inspektionen mit Lasersensoren. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welcher Sensor am besten zu Ihren Anforderungen passt, zögern Sie nicht, einen unserer Experten zu fragen.

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