3D scanners الماسحات الضوئية وعلم الأثار

 الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد: ثورة في علم الجيوماتكس وهندسة المعلومات

3d scanners

مقدمة

في المشهد المتطور باستمرار للجيوماتكس وهندسة المعلومات، ظهرت الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد كأدوات لا غنى عنها. تلعب هذه الأجهزة، التي غالبًا ما لا تحظى بالتقدير ولكنها مهمة، دورًا محوريًا في التقاط التمثيل ثلاثي الأبعاد للأشياء والمساحات. تتعمق هذه المقالة في عالم الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد، وتوفر فهمًا شاملاً لتعريفها وتطورها التاريخي والمؤسسين ذوي الرؤى الذين ساهموا في بدايتها.

تعريف الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد

يعد الماسح الضوئي ثلاثي الأبعاد في جوهره أداة متطورة مصممة لالتقاط الشكل الهندسي وغالبًا مظهر الكائنات أو البيئات في العالم الحقيقي وتحويلها إلى نماذج رقمية ثلاثية الأبعاد. تستخدم هذه الأجهزة تقنيات مختلفة مثل الليزر أو الضوء المنظم أو المسح التصويري لجمع نقاط البيانات من سطح الجسم، والتي تتم معالجتها بعد ذلك لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد. ويمكن استخدام النماذج الناتجة في العديد من الأغراض، بدءًا من التصميم المعماري والتفتيش الصناعي و الحفاظ على التراث الثقافي إلى الرعاية الصحية والترفيه.

التطور التاريخي للماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد

يمكن إرجاع جذور المسح ثلاثي الأبعاد إلى منتصف القرن العشرين. في الستينيات، بدأ رواد الهندسة في تطوير المفاهيم والتقنيات الأساسية التي أدت في النهاية إلى ولادة المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد الحديث. كانت هذه الأنظمة المبكرة بدائية مقارنة بمعايير اليوم، لكنها وضعت الأساس للتطورات المستقبلية.

يمكن تقسيم التطور التاريخي للماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد إلى عدة معالم رئيسية:

أحد أهم الإنجازات في مجال المسح ثلاثي الأبعاد جاء مع اختراع تقنية المسح بالليزر. في عام 1960، قام ثيودور ميمان ببناء أول ليزر وظيفي في العالم، مما فتح عالمًا من إمكانيات القياس الدقيق. وقد وضع هذا الأساس للمسح ثلاثي الأبعاد المعتمد على الليزر، والذي سيصبح حجر الزاوية في هذا المجال.

في السبعينيات، بدأ الباحثون بتجربة المسح الضوئي المنظم. كان ديفيد إتش. فورث ورونالد إن. بيري رائدين في هذا المجال، حيث قاما بتطوير أنظمة تقوم بإسقاط أنماط الضوء على الأشياء واستخدام تشويه هذه الأنماط لحساب الإحداثيات ثلاثية الأبعاد. أصبح المسح الضوئي المنظم بديلاً قيمًا للمسح الضوئي بالليزر لتطبيقات معينة.

كما لعب التصوير المساحي، وهو علم إجراء القياسات من الصور الفوتوغرافية، دورًا حاسمًا في تطوير المسح ثلاثي الأبعاد. وضعت أعمال جورج جي فينكر وكارل بولفريتش في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين الأساس للمسح التصويري. وقد أدى التقدم في تكنولوجيا الكاميرا وقوة معالجة الكمبيوتر منذ ذلك الحين إلى تحويل التصوير المساحي إلى تقنية مسح ضوئي ثلاثية الأبعاد قوية.

مع نضوج تقنيات المسح ثلاثي الأبعاد، أدرك رواد الأعمال أصحاب الرؤى إمكاناتهم. في عام 1989، تأسست شركة Faro Technologies على يد سايمون راب، وهو لاعب رئيسي في جلب المسح بالليزر إلى القطاع الصناعي. كان هذا بمثابة بداية حقبة جديدة في المسح ثلاثي الأبعاد، حيث بدأت التطبيقات التجارية تكتسب أهمية كبيرة.

في القرن الحادي والعشرين، شهد المسح ثلاثي الأبعاد نموًا هائلاً. أدى التقدم في تكنولوجيا الاستشعار، وقوة الحوسبة، وخوارزميات البرامج إلى جعل الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد أكثر دقة وتنوعًا وسهولة الوصول إليها من أي وقت مضى. اليوم، تعتمد مجموعة واسعة من الصناعات، بدءًا من التصنيع والبناء إلى الرعاية الصحية والترفيه، على المسح ثلاثي الأبعاد لأغراض مختلفة.

المؤسسون - الماسحات الضوئية :الأشخاص

لم يكن تطوير المسح ثلاثي الأبعاد ممكنًا لولا مساهمات المؤسسين ذوي الرؤى الذين رأوا إمكانات هذه التكنولوجيا وكرسوا أنفسهم لتطويرها. وفيما يلي بعض الشخصيات البارزة في هذا المجال:

1. سيمون راب Simon Raab

لعب سايمون راب، أحد مؤسسي شركة Faro Technologies، دورًا محوريًا في تعميم المسح بالليزر للتطبيقات الصناعية. قدمت شركته حلولًا مبتكرة للمسح الضوئي بالليزر أحدثت تحولًا في صناعات التصنيع والهندسة والبناء. تأثير فارو على هذه القطاعات لا يمكن قياسه، وهي لا تزال رائدة عالميًا في تكنولوجيا القياس ثلاثي الأبعاد.

2. ديفيد إتش فورث ورونالد إن بيري  David H. Forth and Ronald N. Perry

كان ديفيد إتش فورث ورونالد إن بيري رائدين في تكنولوجيا المسح الضوئي المنظم. لقد وضع عملهم الأساس لتطوير أنظمة المسح ثلاثي الأبعاد التي تستخدم أنماط الضوء المنظمة لالتقاط بيانات ثلاثية الأبعاد دقيقة للغاية. وكان لمساهماتهم تأثير دائم على صناعات مثل تصميم السيارات ومراقبة الجودة.

3. جورج جي فينكر وكارل بولفريتش Georg G. Wenker and Carl Pulfrich

قدم جورج جي فينكر وكارل بولفريتش مساهمات كبيرة في المسح التصويري، وهو عنصر حاسم في المسح ثلاثي الأبعاد. وقد وضع عملهم المبكر في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين الأساس لتقنيات التصوير المساحي المستخدمة في المسح ثلاثي الأبعاد اليوم. ويستمر إرثهم من خلال التقدم المستمر في تكنولوجيا التصوير المساحي.

المؤسسون - الماسحات الضوئية : الشركات 

اعتبارًا من آخر تحديث لمعلوماتي في سبتمبر 2021، أثبتت العديد من الشركات الرائدة نفسها كلاعبين بارزين في مجال المسح ثلاثي الأبعاد والتقنيات ذات الصلة. ومع ذلك، يرجى ملاحظة أن المشهد التنافسي في صناعة التكنولوجيا يمكن أن يتغير بسرعة، لذلك من الضروري التحقق من الوضع الحالي لهذه الشركات في عام 2023. فيما يلي بعض الشركات الرائدة في مجال المسح ثلاثي الأبعاد اعتبارًا من عام 2021:

1. Faro Technologies

 هي شركة رائدة عالميًا في مجال حلول القياس والتصوير ثلاثي الأبعاد. أنها توفر مجموعة واسعة من الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك الماسحات الضوئية الليزرية وأجهزة قياس الإحداثيات المحمولة (CMMs)، والتي تجد تطبيقات في صناعات مثل التصنيع والبناء والطب الشرعي.

2. تريمبل Trimble

 تريمبل هي شركة معروفة تقدم مجموعة من الحلول الجغرافية المكانية، بما في ذلك تقنية المسح ثلاثي الأبعاد. أنها توفر أنظمة وبرامج المسح بالليزر للتطبيقات في مجال المسح والهندسة المدنية والبناء.

3. Leica Geosystems (Hexagon Geosystems)

 تقدم Leica Geosystems، وهي جزء من Hexagon AB، مجموعة شاملة من حلول القياس عالية الدقة. وهي معروفة بأنظمة المسح بالليزر والمحطات الشاملة وبرامج التطبيقات الجغرافية المكانية.

4. تصوير Zebra Imaging 

 شركة  متخصصة في تكنولوجيا التصوير الثلاثي الأبعاد. وتقوم بإنتاج صور ثلاثية الأبعاد وشاشات عرض ثلاثية الأبعاد عالية الجودة تستخدم في مجالات مختلفة، بما في ذلك الهندسة المعمارية والهندسة والتصوير الطبي.

5. Creaform

 (جزء من AMETEK Ultra Precision Technologies)

 تشتهر بتقنيات القياس المحمولة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد المحمولة وأنظمة قياس الإحداثيات البصرية. تُستخدم منتجاتها في صناعات مثل الطيران والسيارات والرعاية الصحية.

6.  Artec 3D

 هي شركة رائدة في مجال توفير حلول المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد المحمولة باليد. إنها توفر مجموعة من الماسحات الضوئية والبرامج ثلاثية الأبعاد لتطبيقات الهندسة العكسية ومراقبة الجودة وإنشاء محتوى الواقع الافتراضي.

7. GOM (جزء من مجموعة ZEISS)

 متخصصة في أنظمة القياس البصرية ثلاثية الأبعاد. أنها توفر الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد والبرامج للتطبيقات الصناعية، بما في ذلك تصنيع السيارات والفضاء والسلع الاستهلاكية.

8. شركة Basis Software Inc .(المسح الضوئي بالليزر ثلاثي الأبعاد)

 تشتهر Basis Software بحلولها البرمجية في مجال المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد. يتم استخدام برامجهم لمعالجة وتحليل البيانات السحابية النقطية من أجهزة المسح ثلاثية الأبعاد المختلفة.

9. Autodesk

 هو عملاق برمجيات يقدم مجموعة واسعة من أدوات التصميم والنمذجة ثلاثية الأبعاد، بما في ذلك برامج المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد ومعالجة البيانات والتكامل في سير عمل CAD.

10. Geomagic (الآن جزء من أنظمة 3D)

 تقدم Geomagic، التي أصبحت الآن جزءًا من 3D Systems، حلولاً برمجية للمسح ثلاثي الأبعاد والهندسة العكسية والفحص. يتم استخدام برامجهم عبر الصناعات للتصميم ومراقبة الجودة.

يرجى أن تضع في اعتبارك أن مشهد شركات التكنولوجيا يمكن أن يتغير بسرعة بسبب عمليات الدمج والاستحواذ والتقدم التكنولوجي. يُنصح بالتحقق من أحدث المعلومات للتأكد من الدقة والوضع الحالي لهذه الشركات في مجال المسح ثلاثي الأبعاد والتقنيات ذات الصلة في عام 2023.

مجالات استخدام الماسحات الضوئية في علم الاثار

تستخدم الماسحات الضوئية في مجال علم الآثار بشكل واسع لتسجيل وتوثيق الآثار والمواقع الأثرية. إليك بعض المجالات التي يمكن استخدام الماسحات الضوئية فيها في مجال علم الآثار:

1. توثيق المواقع الأثرية:

   - يتيح استخدام الماسحات الضوئية توثيق المواقع الأثرية بشكل دقيق وثلاثي الأبعاد، مما يساعد في تحليل وتوثيق الهياكل والمباني التاريخية.

2. إعادة إنشاء الآثار:

   - يمكن استخدام المسح الضوئي لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للقطع الأثرية، مما يتيح للباحثين إعادة إنشاء الآثار والفحص التفصيلي لها دون الحاجة إلى التعامل المباشر مع القطع الأصلية.

3. دراسة الهياكل التاريخية:

   - يساعد المسح الضوئي في فحص وتوثيق الهياكل التاريخية بمستوى تفصيل يساهم في دراسة التصميم المعماري وتطور البنية الفعلية.

4. حفظ التراث الثقافي:

   - يتيح استخدام الماسحات الضوئية للمحافظة على التراث الثقافي من خلال إنشاء نسخ رقمية ثلاثية الأبعاد للقطع الأثرية والمواقع التاريخية.

5. الأبحاث العلمية:

   - يستخدم المسح الضوئي في إجراء الأبحاث العلمية حول الآثار والمواقع التاريخية، مما يساعد على فهم أفضل للتاريخ والحضارات القديمة.

6. تحليل التغييرات الزمنية:

   - يسهل المسح الضوئي تحليل التغييرات التي طرأت على المواقع الأثرية على مر الزمن، مما يوفر رؤية أعمق حول التطورات التاريخية.

7. الترميز والتوثيق الإلكتروني:

   - يسهم الاستخدام المتزايد للتقنيات الرقمية في ترميز وتوثيق الآثار بشكل إلكتروني، مما يسهل مشاركة المعلومات والبيانات بين الباحثين والمهتمين.

تلك هي بعض الاستخدامات الشائعة للماسحات الضوئية في مجال علم الآثار، وتقدم هذه التقنية فرصًا هامة للباحثين لدراسة وحماية التراث الثقافي.

لقد أدى دمج التقنيات ثلاثية الأبعاد والواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR) والماسحات الضوئية و  تقنية الواقع المعزز وكذلك نظم المعلومات الجغرافية إلى إحداث تحول في علم الآثار، مما مكن الباحثين من استكشاف الماضي بطرق جديدة ومثيرة

الخاتمة

في علم الجغرافيا وهندسة المعلومات، تطورت الماسحات الضوئية ثلاثية الأبعاد من بدايات متواضعة لتصبح أدوات لا غنى عنها لمجموعة واسعة من التطبيقات. أحدثت هذه الأجهزة، التي يقودها مؤسسون يتمتعون برؤية ثاقبة والتقدم التكنولوجي، ثورة في الصناعات وفتحت آفاقًا جديدة للابتكار. وبينما نتطلع إلى المستقبل، يستعد المسح ثلاثي الأبعاد لمواصلة رحلته التحويلية، وإعادة تشكيل الطريقة التي نتفاعل بها ونفهم العالم ثلاثي الأبعاد من حولنا.

اقرا المزيد مقالات تكميلية

المصادر