Handheld 3D Scanner: Vorteile, Tipps & Top 7 Modelle
Einleitung und Erklärung
Durch die Entwicklung immer besserer und kleinerer Prozessoren und künstlicher Intelligenz können auch immer kleinere und leichtere 3D-Scanner gebaut werden. Viele dieser Scanner brauchen mittlerweile gar kein Stativ mehr, sondern können mit der Hand oder von Robotern geführt werden.1 Diese tragbaren 3D-Scanner werden oft auch Hand-3D-Scanner, handheld 3D-Scanner oder 3D-Handscanner genannt.
In diesem Beitrag geben wir Ihnen einen Überblick über die Funktionsweise von handgehaltenen 3D-Scannern, stellen Ihnen die zur Zeit dieses Artikels besten Geräte vor und geben Ihnen ein paar nützliche Tipps zu deren Verwendung.
Was sind handgeführte 3D-Scanner?
Von einem handgeführten 3D-Scanner spricht man, wenn das Gerät darauf ausgelegt wurde, auch (oder exklusiv) mit der Hand geführt zu werden. Zum Zeitpunkt dieses Artikels müssen beinahe alle handgeführten 3D-Scanner, mit Ausnahme des Artec Leo, allerdings noch über ein Kabel mit einem Computer verbunden werden.
Eingesetzte 3D-Scan-Verfahren
Für handgeführte 3D-Scanner eignet sich am Besten das Lasertriangulations- oder das Strukturlichtverfahren.2 3 Das Lasertriangulationsverfahren ist genauer, aber das Strukturlichtverfahren kann schneller Messdaten liefern.
Das Lasertriangulationsverfahren projiziert eine Linie und das Strukturlichtverfahren einen Raster auf das Objekt. Bei beiden wird mittels einer Kamera dann die Deformation der Linie oder des Musters gemessen.4 Bei dem Lasertriangulationsverfahren sind immer Referenzmarker am Objekt notwendig. Strukturlicht-Scanner aber, wie zum Beispiel der Artec Leo, funktionieren mit inkohärentem Licht und brauchen daher keine Marker.
Vorteile von handgeführten 3D-Scannern
- Der wichtigste Vorteil von handgehaltenen 3D-Scannern ist die Möglichkeit, diese mit der Hand zu führen.
- Sie sind in den meisten Fällen kleiner und leichter als stationäre 3D-Scanner.
- Handgeführte 3D-Scanner können Ihre Position im Raum in Echtzeit erfassen. Dies geschieht mit Marker am Objekt, Reflektoren am Scanner oder einem Positionssensor im Scanner.
- Sie werden mit einem passenden Koffer geliefert und können daher einfach transportiert werden.
Den richtigen 3D-Scanner finden
Um Ihnen bei der Wahl eines 3D-Handscanners zu helfen, möchten wir Ihnen hier eine Übersicht über die wichtigsten Auswahlkriterien und Vergleiche mit stationären 3D-Scannern geben. Hier finden Sie auch eine interaktive Liste der 3D-Scanner in unserem Sortiment.
Auswahlkriterien beim Kauf
- Volumetrische Genauigkeit und Auflösung: Volumetrische Genauigkeit beschreibt die dreidimensionale Toleranz, Auflösung die kleinst messbaren Details.
- Scanverfahren: Je nach dem zu scannenden Objekt eignet sich entweder das Trieangulierungs-Verfahren mittels Laserlinie, oder das Strukturlichverfahren.
- Scan-Geschwindigkeit: Die Scan-Geschwindigkeit gibt an, wie viele Messpunkte pro Sekunde erfasst werden können.
- Softwarekompatibilität: Wenn Sie bereits eine Softwarelösung verwenden, dann stellen Sie vor dem Kauf sicher, dass das Gerät mit Ihrer Software kompatibel ist. Bei manchen 3D-Scannern ist eine zusätzliche Software notwendig. Diese wird meist vom Hersteller zum Download angeboten oder wird auf einem Datenträger mitgeliefert.
- Benutzerfreundlichkeit: Viele 3D-Scanner setzen ein gewisses Maß an Erfahrung und Wissen voraus. Erkundigen Sie sich im Vorfeld über das benötigte Wissen.
- Referenzmaerker: 3D-Scanner mit dem Triangulierungs-Verfahren (mit Laserlinie) brauchen immer Referenzmarker. Bei vielen 3D-Scannern mit dem Strukturlich-Verfahren ist das nicht notwendig.
- ISO17025: Wenn Ihre Anwendung dem ISO17025 Standard entsprechen soll, erkundigen Sie sich vor dem Kauf über die genauen Parameter des Gerätes.
Vergleich handheld/stationär
Obwohl stationäre 3D-Scanner in vielen Fällen eine höhere Auflösung und dreidimensionale Genauigkeit haben, sind handgeführte 3D-Scanner wesentlich praktischer bei der Anwendung und beim Transport. Einige handgeführte 3D-Scanner haben auch einen eingebauten Adapter für ein Stativ.
Wenn Sie allerdings wiederholt viele Teile mit gleichbleibendem Ergebnis einscannen wollen, empfehlen wir Ihnen definitiv einen stationären oder maschinengeführten 3D-Scanner.
Top 7 Modelle
Wir arbeiten schon seit Jahren Tag für Tag mit vielen verschiedenen 3D-Scannern. Unsere Erfahrung macht es uns daher möglich, Ihnen eine sichere Empfehlung für die, zur Zeit dieses Beitrags, besten 3D-Scanner zu geben.
Unsere Empfehlungen basieren ausschließlich auf den Erfahrungen des 3Dee-Scan Teams, und wir erhalten keinerlei Vergütung oder sonstige Leistungen von den Herstellern.
Empfohlene tragbare 3D-Scanner
Unsere 3D-Scanner
| Produkt | Hersteller | Scantechnologie | Scan-Modi | Scan-Volumen (max.) | Auflösung | Volumetrische Genauigkeit | Scan-Geschwindigkeit (max.) | Farbscannen |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Shining3D FreeScan Trio | Shining 3D | Blaulaser, Photogrammetrie | Handgeführt | - | 0,02 mm | 0,02 mm | 3.010.000 Punkte/s | - |
 FARO Orbis 3D-Scanner | FARO | Laser | Handgeführt | - | 13 mm | 2 mm | 640.000 Punkte/s | ja |
 ScanTech KSCAN-Magic | ScanTech | Blaulaser, Infrarot | Handgeführt | 2 m³ | 0,01 mm | 0,015 mm | 2.700.000 Punkte/s, 4.150.000 Punkte/s | - |
 Artec EVA 3D-Scanner (Vorführgerät) | Artec | Structured Light | Handgeführt | 1 m³ | 0,2 mm | 0,1 mm | 16 FPS, 18.000.000 Punkte/s | ja |
 Artec Leo 3D-Scanner (Vorführgerät) | Artec | Photogrammetrie, Structured Light | Handgeführt | 5 m³ | 0,1 mm | 0,1 mm | 35.000.000 Punkte/s, 80 FPS | ja |
 RangeVision PRO (Vorführgerät, altes Gehäuse) | Range Vision | Structured Light | Stationär | 5 m³ | 0,018 mm | 0,05 mm | - | ja |
 SHINING3D® FreeScan Combo | Shining 3D | Blaulaser, Infrarot | Handgeführt | 2 m³ | 0,05 mm | 0,02 mm | 2.250.000 Punkte/s | - |
 Artec Space Spider (Gebraucht) | Artec | Structured Light | Handgeführt | 1 m³ | 0,05 mm | 0,1 mm | 1.000.000 Punkte/s | ja |
 SHINING3D® FreeScan Trak | Shining 3D | Infrarot, Laser | Handgeführt | 15 m³ | 0,05 mm | 0,1 mm | 480.000 Punkte/s | - |
 SHINING3D FreeScan UE PRO | Shining 3D | Blaulicht, Structured Light | Handgeführt | 1 m³ | 0,02 mm | 0,015 mm | 1.850.000 Punkte/s | - |
 ScanTech TrackScan P550 3D-Scansystem | ScanTech | Blaulaser | Handgeführt, Maschinengeführt | 18 m³ | 0,02 mm | 0,06 mm | 2.600.000 Punkte/s | - |
 ScanTech SimScan 42 3D-Scanner | ScanTech | Blaulaser | Handgeführt | 1 m³ | 0,02 mm | 0,015 mm | 2.800.000 Punkte/s | - |
 SHINING3D® EinStar 3D-Scanner | Shining 3D | Infrarot, Structured Light | Handgeführt | 1 m³ | 0,1 mm | - | 14 FPS | ja |
 SHINING3D® FreeScan UE-11 Laser-Handscanner | Shining 3D | Blaulaser | Handgeführt | - | 0,05 mm | 0,02 mm | 1.020.000 Punkte/s | nein |
| SHINING3D® FreeScan UE-7 Laser-Handscanner | Shining 3D | Blaulaser | Handgeführt | - | 0,02 mm | 0,02 mm | 1.850.000 Punkte/s | nein |
 SHINING3D® EinScan® Pro 2X 2020 3D-Handscanner | Shining 3D | Structured Light | Handgeführt, Stationär | 10 m³ | 0,04 mm | 0,3 mm | 150.000 Punkte/s, 30 FPS | ja |
 EviXscan Quadro 3D-Scanner | - | - | - | - | - | - | - | - |
 SHINING3D® EinScan® HX 3D-Handscanner inkl. Software-Bundle | Shining 3D | Laser, Structured Light | Handgeführt, Laser-Scan, Rapid-Scan | 10 m³ | 0,04 mm | 0,04 mm | 1.200.000 Punkte/s, 20 FPS | ja |
 SHINING3D® EinScan® H2 3D-Handscanner | Shining 3D | Structured Light | Body Scan, Face Scan, Handgeführt, Standard Scan | 5 m³ | 0,05 mm | 0,05 mm | 1.200.000 Punkte/s, 20 FPS | ja |
 SHINING3D® EinScan® Pro HD 3D-Handscanner | Shining 3D | Structured Light | Handgeführt, Stationär | 10 m³ | 0,045 mm | 0,3 mm | 150.000 Punkte/s, 30 FPS | optional |
| Artec Leo 3D-Scanner | Artec | Photogrammetrie, Structured Light | Handgeführt | 5 m³ | 0,1 mm | 0,1 mm | 35.000.000 Punkte/s, 80 FPS | ja |
 RangeVision SPECTRUM inkl. autom. Drehteller TS | Range Vision | Structured Light | Stationär | 1 m³ | 0,04 mm | 0,06 mm | - | ja |
| Artec EVA light 3D-Scanner | Artec | Structured Light | Handgeführt | 2 m³ | 0,2 mm | 0,1 mm | 16 FPS, 2.000.000 Punkte/s | nein |
| Artec EVA 3D-Scanner | Artec | Structured Light | Handgeführt | 1 m³ | 0,2 mm | 0,1 mm | 16 FPS, 18.000.000 Punkte/s | ja |
| SHINING3D® EinScan® Pro HD 3D-Handscanner inkl. Software Bundle | Shining 3D | Structured Light | Handgeführt, Stationär | 10 m³ | 0,045 mm | 0,3 mm | 150.000 Punkte/s, 30 FPS | optional |
| SHINING3D® EinScan® Pro 2X 2020 3D-Handscanner Software-Bundle | Shining 3D | Structured Light | Handgeführt, Stationär | 10 m³ | 0,05 mm | 0,3 mm | 150.000 Punkte/s, 30 FPS | ja |
Praktische Tipps für handgehaltene 3D Scannern
Vor allem für Einsteiger kann 3D-Scan mit handheld Geräten etwas überfordernd sein. Damit auch Ihnen jeder Scan gelingt, möchten wir an dieser Stelle unsere Erfahrung mit Ihnen teilen.
Wenn Sie noch nie einen 3D-Scan gemacht haben, dann zögern Sie nicht und kontaktieren Sie uns zur Beratung und Schulung. Sie können natürlich auch unser 3D-Scan-Service nutzen.
Kalibrierung und Vorbereitung
Wenn bei Ihrem Scanner eine Kalibrierplatte mitgeliefert wurde, sollte das Gerät mit dieser kalibriert werden. Dadurch erhalten Sie wiederholt und verlässlich präzise Ergebnisse. Besonders nach Transport oder Vibrationen bzw. Temperaturschwankungen sollte der 3D-Scanner immer neu kalibriert werden, um die Genauigkeit zu erhöhen, bzw. Messfehler zu reduzieren.
Zur Vorbereitung entfernen Sie auch alle störenden Objekte aus der Umgebung. Spiegelnde Oberfläche sollten, falls möglich, vor dem Druck mit einem Entspiegelungsspray behandelt werden.
Erfassungs- und Bewegungstechniken
Sofern vorhanden ist es immer hilfreich, mit Referenzmarkern zu arbeiten. Diese werden oft in Form von Aufklebern mit Ihrem Gerät mitgeliefert. Referenzmarker können auch zusätzlich auf der Arbeitsfläche befestigt werden. Manche 3D-Scanner benötigen allerdings keine Marker.
Nachbearbeitung von 3D-Scandaten
Grundsätzlich sollten Sie bei der Nachbearbeitung der Scandaten auf beim Scan entstandene Löcher achten. Oft entsteht auch ein geringes Rauschen auf Oberflächen oder Artefakte durch Spiegelungen oder versehentliche Erfassung anderer Gegenstände in der Umgebung. Mit der richtigen Software können Sie diese Fehler allerdings problemlos entfernen, meist sogar automatisch.
Zur Mesh-Reparatur empfehlen wir Geomagic Essentials und Geomagic Warp.
Für Reverse Engineering empfehlen wir Geomgic Design X und Quicksurface.
Nutzen Sie unsere Expertise
Wenn Ihnen die notwendige Erfahrung zum 3D-Scannen fehlt, dann bieten wir Ihnen Beratung und Schulungen.
Sollten Sie unsicher sein, oder sich keinen 3D-Scanner anschaffen wollen, können Sie auch gerne unseren 3D-Scan-Service nutzen.
Haben Sie noch Fragen zum Thema handgeführter 3D-Scanner? Zögern Sie nicht und kontaktieren Sie uns!
Fazit
Neuentwicklungen bei Computerprozessoren und künstlicher Intelligenz ermöglichen immer leichtere und leistungsstärkere handgeführte 3D-Scanner. Auch wenn 3D-Scan mit Handscannern anfangs etwas überfordernd wirkt, sind der Prozess und die Nachbearbeitung mit den jeweiligen Software-Lösungen leicht gelernt und schnell erledigt.
Referenzen und Quellen
1.) Klaus H. Strobl, Elmar Mair, Gerd Hirzinger, 2011 IEEE, “Image-based pose estimation for 3-D modeling in rapid, hand-held motion”. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/5979944
2.) Song Zhang, Peisen S. Huang. 1. Dezember 2006, “High-resolution, real-time three-dimensional shape measurement”. URL: https://www.spiedigitallibrary.org/journals/optical-engineering/volume-45/issue-12/123601/High-resolution-real-time-three-dimensional-shape-measurement/10.1117/1.2402128.short?SSO=1
3.) Franca, J.G.D.M, Gazziro, M.A, Ide A.N, Saito, J.H. 2005 IEEE, “A 3D scanning system based on laser triangulation and variable field of view”. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/1529778
4.) Klaus Körner, 9. April 2013 Universität von Stuttgart. “Tiefenscannende Streifenprojektion (DSFP) mit 3D-Kalibrierung”. URL: https://web.archive.org/web/20130409045926/http://www.uni-stuttgart.de/ito/forschung/forschung_3d/DSFP/
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