Les scanners 3D par triangulation laser, on vous explique tout !

Dans la lignée de nos dossiers sur les procédés d’impression 3D, nous commençons aujourd’hui une nouvelle série d’articles dédiés aux différentes techniques de numérisation 3D. Alors que l’origine des premiers scanners 3D remontent aux années 60, on s’intéresse dans ce premier dossier à l’une des technologies de numérisation les plus simples : la triangulation laser.

La naissance des scanners 3D remonte aux travaux du Conseil national de recherches Canada, l’un des premiers laboratoires à avoir développé une technique de numérisation 3D basée sur la triangulation laser en 1978.

Par définition, un scanner 3D permet d’obtenir une « image numérique » d’un objet physique. Pour acquérir cette réplique digitale, il existe différentes méthodes afin d’enregistrer le nuage de points de l’objet, qui sera dans un second temps analysé et retraité sur ordinateur afin de déterminer sa forme générale.

La triangulation laser repose sur un calcul trigonométrique

Dans le cas de la triangulation laser, les scanners utilisés comportent trois éléments principaux (qui formeront les trois sommets d’un triangle) : un émetteur laser, une caméra, ainsi que l’objet à numériser. Un plateau rotatif est également utilisé afin de poser l’objet et obtenir ses différentes faces.

Les scanners 3D à triangulation laser utilisent généralement des laser à semi-conducteurs, notamment à cause de leur faible coût et de leur taille réduite. Ils sont caractérisés par un faisceau de couleur rouge.

Avec ce procédé, la numérisation débute par l’émission d’un faisceau laser rectiligne qui vient se déformer au contact de l’objet. Par le biais de la caméra, le scanner 3D analyse la déformation de la ligne émise par le laser sur les reliefs de l’objet afin de déterminer, à l’aide de calculs trigonométriques, sa position dans l’espace.

L’angle formé entre la caméra et le faisceau du laser, la distance de la caméra à l’objet ainsi que celle de la source du laser à l’objet (connu en calculant la durée mise par le laser à faire un aller-retour), sont autant de paramètres qui permettent de déterminer les coordonnées spatiales de l’objet.

Le laser vient se déformer au contact de l’objet

Avantages et inconvénients

Le principal atout de la triangulation laser est son faible prix, avec des premiers modèles DIY disponibles pour quelques centaines d’euros. Sa vitesse d’acquisition (moins de 10 minutes en moyenne pour un objet) ainsi que son niveau de précision (de l’ordre de 0,01 mm), en font également une technologie populaire.

Du côté des inconvénients, il est à noter que la numérisation de surfaces transparentes ou réfléchissantes peut s’avérer difficile, un problème qui peut être contourné en recourant à une poudre blanche. Sa portée limitée (seulement quelques mètres) réduit également le nombre d’applications possibles.

Parmi les scanners 3D à triangulation laser les plus connus, on retrouve le Digitizer de MakerBot, le Ciclop de BQ, le MatterForm de la compagnie éponyme ou encore les scanners 3D professionnels Focus3D de chez Faro.

Retrouvez l’ensemble de nos tests dédiés à l’impression 3D

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