اواسط قرن نوزدهم: آغاز فتوگرامتری
نخستین شکل از اسکن سه بعدی، فناوری فتوگرامتری (Photogrammetry) بود که در دهه ۱۸۵۰ میلادی توسط امه لوسدا (Aimé Laussedat)، مهندس نظامی فرانسوی که از او به عنوان پدر علم فتوگرامتری یاد می شود، توسعه یافت. او نشان داد که با تحلیل مجموعه ای از تصاویر هم پوشان، می توان اطلاعات هندسی دقیق از مناظر، ساختمان ها و سازه ها را بازسازی کرد.
تا اواخر قرن نوزدهم، فتوگرامتری به طور گسترده در نقشه برداری و تهیه نقشه های توپوگرافی، به ویژه برای اهداف نظامی، مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از عکاسی امکان پوشش سریع تر مناطق وسیع را نسبت به روش های سنتی نقشه برداری زمینی فراهم می کرد و زمان و هزینه لازم برای تهیه نقشه های دقیق را به طور قابل توجهی کاهش می داد.
این مقاله ترجمه شده و برگرفته از سایت برند Revopoint میباشد
برای دیدن مقاله اصلی کلیک کنیددهه ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰: آغاز اندازه گیری صنعتی سه بعدی
اسکن سه بعدی اجسام با ظهور دستگاه های اندازه گیری مختصات (Coordinate Measuring Machines یا CMM) آغاز شد. این سیستم ها نخستین بار در دهه ۱۹۵۰ میلادی توسط شرکت Ferranti در بریتانیا توسعه یافتند.
دستگاه های CMM که بر پایه پروب های تماسی کار می کردند، در پاسخ به نیاز صنایع هوافضا و خودروسازی برای اندازه گیری دقیق قطعات پیچیده طراحی شدند. هدف اصلی از توسعه این فناوری، کنترل کیفیت و اطمینان از تولید قطعاتی مانند موتورهای جت و قطعات خودرو با رعایت تلرانس های بسیار دقیق بود.
در دهه ۱۹۷۰، آزمایشگاه های صنایع دفاعی و هوافضا آزمایش هایی را روی فناوری اندازه گیری فاصله با لیزر آغاز کردند. هدف از این تحقیقات، افزایش سرعت و ایمنی اندازه گیری بود تا مهندسان بتوانند سطوح حساس، شکننده یا خطرناک را بدون تماس مستقیم اندازه گیری کنند. اگرچه این فناوری های اولیه هزینه بالایی داشتند و کاربرد آن ها محدود بود، اما پایه گذار توسعه اندازه گیری سه بعدی بدون تماس (Non-Contact 3D Measurement) شدند.
دهه ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰: اسکن سه بعدی در خدمت حفظ میراث فرهنگی
دوران مدرن اسکن سه بعدی تا حد زیادی با فعالیت های شرکت Cyra Technologies شکل گرفت. این شرکت در سال ۱۹۹۳ توسط مهندس عمران بن کاسیرا (Ben Kacyra) تأسیس شد. انگیزه اصلی او، حفظ و مستندسازی دیجیتال آثار تاریخی و باستانی پیش از نابودی یا آسیب دیدگی آن ها بود.
اسکنرهای لیزری زمینی (Terrestrial Laser Scanners) توسعه یافته توسط Cyra، نخستین سیستم های عملی و کارآمد برای اسکن سازه ها و محیط های بزرگ مقیاس به شمار می رفتند و نقش مهمی در گسترش کاربرد اسکن سه بعدی در حوزههای معماری، میراث فرهنگی و مهندسی ایفا کردند.
در سال ۲۰۰۱، شرکت Leica Geosystems، شرکت Cyra Technologies را خریداری کرد. هدف لایکا از این خرید، ادغام فناوری اسکن سه بعدی با فرآیندهای رایج نقشه برداری و ساخت وساز بود. این اتفاق نقطه عطفی در تاریخ اسکن سه بعدی محسوب می شود، زیرا این فناوری از پروژه های محدود مرتبط با حفظ میراث فرهنگی، وارد کاربردهای صنعتی و مهندسی شد.
پس از آن، شرکت های نقشه برداری به تدریج از اسکنرهای سه بعدی به جای روش های سنتی اندازه گیری با متر استفاده کردند. این تغییر باعث کاهش زمان عملیات، افزایش دقت اندازه گیری و کاهش خطاهای انسانی شد.
در همین دوره، شرکت هایی مانند FARO Technologies و Trimble نیز وارد بازار اسکن سه بعدی شدند. هدف آن ها افزایش بهره وری در صنایع تولیدی و پروژه های ساختمانی بود. اسکنرهای این شرکت ها با تمرکز بر تولید، مهندسی و ساخت و ساز طراحی شدند و فناوری ثبت داده های سه بعدی را به بخش مهمی از فرآیندهای مهندسی تبدیل کردند.
دهه ۲۰۰۰: گسترش اسکن سه بعدی در فرهنگ و سرگرمی
در دهه ۲۰۰۰ میلادی، باستان شناسان و سازمان های حفاظت از میراث فرهنگی، به ویژه پس از تخریب دو مجسمه عظیم بودا در بامیان افغانستان در سال ۲۰۰۱، استفاده از فناوری LiDAR را برای مستندسازی دیجیتال آثار تاریخی گسترش دادند.
هدف اصلی این پروژه ها، حفظ میراث فرهنگی و ایجاد آرشیوهای دیجیتالی از بناهای تاریخی پیش از تخریب بر اثر فرسایش، بلایای طبیعی یا درگیریهای نظامی بود. از جمله مهم ترین مکان هایی که با این فناوری ثبت و مستندسازی شدند، می توان به پمپئی (Pompeii) در ایتالیا و مجموعه تاریخی آنگکور وات (Angkor Wat) در کامبوج اشاره کرد.
صنعت سرگرمی و سینما نیز برای افزایش واقع گرایی به استفاده از اسکن سه بعدی روی آورد. استودیوهای جلوه های ویژه مانند Industrial Light & Magic (ILM)، که در سال ۱۹۷۵ توسط جرج لوکاس برای تولید جلوه های ویژه فیلم های جنگ ستارگان تأسیس شد، اسکن سه بعدی بازیگران، اشیای صحنه و تجهیزات را برای ساخت نمونه های دیجیتالی (Digital Doubles) آغاز کردند. هدف از این کار، خلق جلوه های بصری طبیعی تر و واقعی تر در فیلم ها بود.
در سال ۲۰۱۰، فناوری اسکن سه بعدی وارد بازار مصرف کنندگان شد؛ زمانی که Microsoft Kinect برای کنسول های بازی و تشخیص حرکات بدن معرفی شد. اگرچه این محصول در ابتدا برای بازی های ویدیویی طراحی شده بود، اما علاقه مندان و توسعه دهندگان به سرعت آن را برای اسکن سه بعدی خانگی (DIY) به کار گرفتند. این اتفاق باعث شد فناوری اسکن سه بعدی در دسترس کاربران بیشتری قرار گیرد و موجی از نوآوری در میان جامعه سازندگان (Maker Community) شکل بگیرد.
از دهه ۲۰۱۰ تاکنون: فراگیر شدن اسکن سه بعدی
در دهه ۲۰۱۰، جوامع سازندگان (Maker Communities) با هدف دسترسی به ابزارهای مقرون به صرفه برای ساخت لوازم کازپلی، ماکت ها، مدل های مینیاتوری و پروژه های DIY، نقش مهمی در گسترش اسکن سه بعدی ایفا کردند. در همین راستا، پروژه OpenScan به عنوان یک سیستم متن باز و خودکار اسکن سه بعدی مبتنی بر فتوگرامتری توسعه یافت و امکان ساخت یک اسکنر کم هزینه را برای کاربران فراهم کرد.
هم زمان، استارتاپ هایی مانند Revopoint با هدف دسترسی پذیرتر کردن فناوری اسکن سه بعدی وارد بازار شدند. این شرکت ها با ایجاد تعادل میان قیمت مناسب، دقت و قابلیت حمل، استفاده از اسکنرهای سه بعدی را برای کسب و کارهای کوچک، مراکز آموزشی، مهندسان، طراحان و کاربران عادی امکان پذیر کردند و نقش مهمی در فراگیر شدن این فناوری داشتند.
در همین زمان، توسعه دهندگان متنباز (Open Source) نرم افزارهایی مانند MeshLab و CloudCompare را برای تعمیر مش (Mesh Repair) و پردازش ابر نقاط (Point Cloud) توسعه دادند. هدف آن ها این بود که کاربران دیگر مجبور نباشند تنها به نرم افزارهای اختصاصی و گران قیمت وابسته باشند و بتوانند داده های اسکن سه بعدی را با ابزارهای آزاد و در دسترس پردازش کنند.
در حالی که اسکنرهای مقرون به صرفه با سرعت زیادی در حال گسترش بودند، سیستم های حرفه ای و رده بالا نیز پیشرفت چشمگیری را تجربه کردند. شرکت هایی مانند Creaform و Artec با افزایش دقت، سرعت و قابلیت اطمینان در اندازهگیری های صنعتی (Metrology)، نسل جدیدی از اسکنر های سه بعدی را توسعه دادند.
اسکنرهای لیزری دستی و نور ساختاریافته (Structured Light) این شرکت ها به تدریج به استاندارد صنعت در حوزه هایی مانند مهندسی، پزشکی، کنترل کیفیت و کاربردهای صنعتی تبدیل شدند.
