Wie erstellt Agora solch genaue Modelle?
Die Erstellung eines Agora Modellautos ist alles andere als ein einfaches Unterfangen und es beginnt alles mit dem Scannen des Originals.
Wir nutzen die 3D-optischen Messspezialisten von Physical Digital, die wiederum die hochwertigste Ausrüstung und Software verwenden. Tatsächlich sind sie das erste Unternehmen weltweit, das eine Nadcap-Zertifizierung (früher National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program) für Messung und Inspektion mit 3D-Strukturiertem Licht erhalten hat.
Die verwendete Software ist Marktführer und wird, wenn sie nicht gerade dazu verwendet wird, Ihnen Modelle wie die 1967 GT500 Super Snake zu bringen, auch in der Medizin-, Kern- und Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.
Tatsächlich handelt es sich um dieselbe Ausrüstung, die zur Überprüfung der korrekten Herstellung von Satelliten verwendet wird - Komponenten werden gescannt und dieser Scan wird dann mit der CAD-Zeichnung (die die ideale Version der Komponente darstellt) verglichen, um die Genauigkeit des physischen Teils zu überprüfen.
Wie funktioniert der Scanprozess tatsächlich? Es ist etwas komplizierter, als einfach mit einem Handscanner über das Auto zu fahren!
Das Prinzip hinter 3D-Scanning.
Die von Agora Models verwendete Methode nutzt auch die Photogrammetrie in Verbindung mit dem Scannen für eine erhöhte Genauigkeit (Quelle: smartdesignlabs.com).
Zunächst werden eine Reihe kleiner Zielmarkierungen auf das gesamte Auto geklebt. Diese dienen als Punkte, die zunächst unbekannt und nicht kodiert sind - sie existieren einfach als noch zu definierender Punkt im Raum.
Ein Beispiel für nicht kodierte Zielmarkierungen, die an der Tür eines bevorstehenden Agora-Modells angebracht sind.
Als Nächstes werden mit einer DSLR-Kamera viele Fotos vom Auto gemacht (für unser neuestes Projekt wurden 100 Fotos gemacht), aber auf dem Foto befinden sich optische Barcodes, die die Software der Kamera erkennt. Indem nun die Punkte des optischen Barcodes bekannt sind, kann sie die Position der unbekannten Punkte triangulieren, indem sie nach dem Zentrum der Ellipse auf dem optischen Barcode sucht.
Die Photogrammetrie verwendet Fotos, um zu bestimmen, wo sich Punkte im Raum befinden, und hilft dem Scanner, ein genaues Modell aufzubauen.
Die optischen Barcodes auf der Motorhaube eines Autos. Durch die Verwendung der optischen Barcodes kann die Kamera Codes für die nicht codierten Marker zuweisen und eine Punktwolke des Autos erstellen.
Optische Barcodes oder kodierte Zielmarkierungen werden von der Software der Kamera erkannt (Bildnachweis für die oberen 3 Bilder: physicaldigital.com)
Jetzt, da die Punkte im Raum fixiert und bekannt sind, wird das Auto gescannt.
Sobald der Scanner mindestens drei Referenzpunkte sehen kann, weiß er genau, welchen Teil des Autos er erfasst, indem er das einzigartige Muster trianguliert, das sie erzeugen.
Der Scanner erstellt dann ein 3D-Polygonmodell, indem er die Räume zwischen den Punkten auffüllt. Er verwendet Licht in einem Streifenmuster, das im Grunde genommen Streifen aus blauem Licht sind. Der Scanner betrachtet den Kontrast zwischen den blauen und schwarzen Linien, die durch das Muster entstehen, da das Objekt (d.h. das Auto) das Licht verzerren wird, während es über die Oberfläche des Objekts hinweggeht.
Zielpunkte, die kleinen runden Aufkleber auf der Oberfläche hier, werden auf das Objekt geklebt. Der Scanner erkennt den Kontrast, der durch das Streifenmuster erzeugt wird, um ein 3D-Modell zu erstellen. Indem er die Ziele und das einzigartige Muster, das sie erzeugen, erkennt, weiß er genau, welchen Teil des Objekts er scannt.
Was die Genauigkeit betrifft, wird es kaum besser als das.
Die meisten Scanner und Scannersoftware verwenden keine Referenzpunkte, d.h. sie setzen die Photogrammetrie nicht als Partner ein. Auf diese Weise sind die Experten, die Agora nutzt, in der Lage, alle Punkte im Raum zu fixieren.
Das Schöne daran ist, dass die Scans ständig zu den festen Punkten zurückgeschnappt werden, die durch die Fotografien definiert wurden: sie stehen in ständiger Kommunikation.
Wenn Sie einen Handscanner haben, ohne ihn mit der Photogrammetrie zu kombinieren, erhalten Sie nur eine Rückmeldung an den Scanner selbst - Sie erhalten lediglich eine "bestmögliche Anpassung".
Dies führt zu Problemen hinsichtlich der Fehlermarge.
Indem wir das Know-how von Physical Digital nutzen, wird während des Scanvorgangs des Autos, wenn es eine Abweichung zwischen dem Ort, an dem das Computermodell die Punkte vermutet, und dem, was der Scanner sieht - eine Abweichung von 50 Mikron oder mehr (0,05 mm) - eine Warnung angezeigt, so dass Fehler sofort gekennzeichnet werden.
Handheld-Geräte machen das nicht. Tatsächlich erhält man eine Abweichungsstapelung. Nehmen wir an, Sie haben ein 4m langes Auto, Sie scannen seine Oberfläche und Ihr Abweichungsfehler beträgt 20 Mikron; die Abweichung ist kumulativ, so dass Sie am Ende eine Abweichung von 0,4mm haben könnten. Vergleichen Sie dies mit der Abweichung bei der Verwendung von Photogrammetrie: Bei einem unserer neuesten Projekte betrug die Abweichung im Durchschnitt 0,05 Pixel oder 23 Mikron, das sind insgesamt 0,023mm (etwas unter 0,001 Zoll). * (Zum Vergleich: Der Durchmesser eines durchschnittlichen menschlichen Haares liegt irgendwo zwischen 60 und 90 Mikron).
Das Scannen in dieser Detailtiefe ist kein schneller Job – es werden auf einmal 600mm3 gescannt – und es kann Herausforderungen geben. Innenräume zum Beispiel werden etwas komplexer, da die Kamera mindestens 500mm Abstand benötigt, um die Oberflächendaten erfassen zu können.
Daher ist es entscheidend, so viele verschiedene Winkel wie möglich zu bekommen.
Aufbau eines 3D-Modells auf dem Bildschirm - so beginnt einer unserer Scans auf einem Computerbildschirm, ein hochgenaues Modell zu erstellen.
Außerdem beeinflusst die Tatsache, dass der Scanner ein lichtbasiertes Messgerät ist, die Oberflächenstruktur.
Glänzende Autos reflektieren das Licht direkt zurück, daher muss ein spezielles Poliermittel aufgetragen werden, um etwas von der Reflektivität zu nehmen.
Einige Mitglieder des Agora-Teams waren kürzlich bei dem Scan eines Autos aus den 1960er Jahren anwesend und seine rote Lackierung machte dies etwas problematischer, da der Scanner blaues Licht verwendet (blaues Licht reflektiert nicht gut von einer roten Oberfläche).
Die Scan-Ingenieure waren aufgrund des Wertes und der Seltenheit des Autos zurückhaltend, irgendeine Art von Politur auf dem Auto zu verwenden.
Der Prozess ist zweifellos komplex, erfordert spezielle Software, Hardware und Techniker und benötigt fast einen ganzen Tag, um ein einzelnes Auto zu scannen.
Doch wenn man bedenkt, welche Genauigkeit durch den zusätzlichen Aufwand am Anfang des Produktionsprozesses erreicht werden kann, glauben wir, dass es mehr als lohnenswert ist.
Bei Agora verwenden wir Spezialisten, um Scans wie diese am Anfang unserer Modellerstellung zu erstellen.