Bachelor's Thesis

Comparison of laser and fringe projection 3D scanner for scanning of problematic surfaces

Final Thesis 1.87 MB Appendix 13.58 MB

Author of thesis: Bc. Tereza Klíčová

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: Ing. Tomáš Koutecký, Ph.D.

Reviewer: Ing. Aneta Zatočilová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis focuses on the comparison of two 3D scanning technologies for the digitization of optically problematic surfaces. Specifically, a laser scanner and a scanner using structured light projection were analyzed. The aim was to quantitatively evaluate the effect of these surfaces on the quality and quantity of scan data, as well as to assess the effectiveness of the use of matting injections. Measurements were performed under standardized conditions with emphasis on repeatability and accuracy. Model coverage and dimensional variations were evaluated in comparison to a reference scan. The results show that the laser scanner exhibits greater flexibility and the ability to scan without the use of a matte layer, especially for glossy and dark surfaces. In contrast, structured light technology achieves higher accuracy especially under ideal conditions and when a matting coating is applied. The paper concludes that the choice of the appropriate scanning technology and the decision to use matting agents fundamentally affect the quality of the resulting 3D model when scanning optically challenging objects.

Keywords:

3D scanning, Structured light, laser scanner, optically problematic surfaces, measurement accuracy

Date of defence

13.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky oponenta. 1) Můžete shrnout jaké byly rozdíly v celkové délce skenování jednotlivých vzorků pomocí obou skenerů? - zodpovězeno 2) Se kterým skenerem se Vám lépe pracovalo a proč? - zodpovězeno prof.Vrbka - Jaké jsou ceny přístrojů? - zodpovězeno ing.Kvarda - Jak jste provedla kvalitní rovnoměrný nástřik? - zodpovězeno ing. Šperka - Jak pracujete s nejistotou měření? - zodpovězeno Jak by jste tento parametr zlepšila? - zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Machine and Industrial Design

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

prof. Ing. Martin Vrbka, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Michal Kubík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Daniel Kvarda, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Šperka, Ph.D. (člen)
Ing. David Škaroupka, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Tomáš Koutecký, Ph.D.

Hodnocená bakalářská práce se zabývá porovnáním schopností 3D skenerů zaznamenávat opticky problematické povrchy. Celkově hodnotím práci jako zdařilou.

Úvod vhodným způsobem uvádí do problematiky a představuje, co je řešeným problémem. Současný stav poznání přehledně představuje problematiku 3D skenování, jeho jednotlivé techniky a omezení, která se u něj vyskytují ve spojení s digitalizací problematických povrchů. Lehce bych vytknul občasné nepřesnosti v textu a průnik kapitol 2.3 a 2.5, které obě popisují 3D skenování problematických povrchů.

Analýza problému obsahuje dobré shrnutí a analýzu použitých zdrojů, vyvození relevantních závěrů a identifikaci bílého místa. Cíle práce jsou logicky stanované a je vidět, že vycházejí z provedené rešerše a analýzy problému. Kapitola Materiál a metody obsahuje vhodný a dostatečný popis použitého vybavení, vzorků a postupů pro získání měřených dat. Obsahuje drobné nepřesnosti u popisu vybavení (kalibrace).

Kapitola výsledků vhodným způsobem shrnuje výsledky dosažené z provedených měření. Překvapil mě vyšší expoziční čas u skeneru SimScan pro skeny s nástřikem TiO2. Výsledky k jednotlivým vzorkům mohly být prezentovány trochu jiným způsobem, aby se zbytečně neopakoval text. Text obsahuje občasné nevhodné použití termínu „přesnost měření“ v místech, kde se spíš mluví o míře schopnosti zachytit data na povrchu měřeného dílu. Většinou však výsledky kvalitně hodnotí získaná data a jejich analýzu a srovnání mezi oběma metodami. Ve výsledcích bych očekával ještě silnější kvantifikaci rozměrové přesnosti u jednotlivých porovnávaných metod.

Závěr dobře shrnuje hlavní získané výsledky a jejich zhodnocení zaměřené na doporučení pro praktické využití obou skenovacích technik.

Konstatuji, že cíle práce byly splněny a práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Aneta Zatočilová, Ph.D.

Bakalářská práce sice nepřináší neočekávané závěry a její zpracování nevyžadovalo zásadní invenci, nicméně práce je celkově zpracována velmi kvalitně. Chválím logické uspořádání textu, velmi dobrý sloh i grafické zpracování. Výsledky jsou interpretovány kvalitně, v přiměřeném rozsahu a metodika měření byla zvolena vhodně. Studentka si při řešení práce musela osvojit praktické používání dvou poměrně odlišných zařízení a metodiku zpracování digitálních dat v několika softwarech. Pro praktické využití výsledků by bylo ještě vhodné posoudit čas skenování pomocí obou zařízení, neboť zde očekávám výraznější rozdíly a toto kritérium také může výrazně přispět k volbě vhodného skeneru pro danou aplikaci. V bakalářské práci jsem neshledala žádné výraznější nedostatky, proto ji hodnotím známkou A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Můžete shrnout jaké byly rozdíly v celkové délce skenování jednotlivých vzorků pomocí obou skenerů?
  2. Se kterým skenerem se Vám lépe pracovalo a proč?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová