人人都可創造數位孿生－手機3D掃描技術的現況與發展

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電子報

工程技術發展

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人人都可創造數位孿生－手機3D掃描技術的現況與發展

期數 / 第62期

發布日期 / 2022.12.15

主筆 / 李哲宇

責任編輯 / 陳振宇、高百毅

近年「數位孿生」(Digital Twin)概念興起，其中三維模型為重要的基礎，並廣泛應用於不同產業，土木工程界已開始利用於資料治理、工程規劃與設計，惟受限建置數位孿生的3D掃描儀器昂貴與攜帶不便，一般民眾使用上尚未普及；自從美國蘋果公司在iPhone 推出3D掃描功能後，大大地降低產製數位孿生的技術門檻，各行各業並積極開發與嘗試各種APP功能。
本期電子報以手機3D掃描功能為例，介紹3D模型掃描建立的方式以及工程應用方式與實際應用案例。

圖1、iPhone使用3D掃描功能示意圖

手機3D掃描建立3D模型的方式

過去針對目標物掃描，會選擇使用傳統的3D掃描儀進行作業，但是3D掃描儀常因工具繁多、成本高與較難試錯等問題，造成使用掃描功能門檻過高；但自從iPhone手機具有3D掃描功能後，人人均能自建3D掃描的時代便開始普及(表1)。

表1、傳統3D掃描儀與手機 3D掃描之差異比較

以下介紹手機目前兩種3D掃描方式與技術發展狀況(表2):

表2、手機目前兩種3D掃描方式

圖2、國外使用者自行研發程式輔助LiDAR距離提升至54m

圖3、LiDAR 掃描點密度示意圖

經筆者測試多款APP後，目前推薦以下APP(表3)，均免費下載，歡迎大家嘗試與討論交流:

表3、3D掃描APP

其中polycam可以 2分鐘內完成並展示約3坪空間的三視圖、尺寸與真實室內場景。(文章連結:twitter)

圖4、polycam 2分鐘快速建模成果

手機3D掃描開始投入於工程應用

日本國土交通省在2021年為了持續導入ICT於工程領域，ICT推進工作組在12月於「第三回ICT普及促進WG」嘗試利用手機3D掃描中的LiDAR掃描、外部測量設備與指定APP進行工程精度試驗(圖5)，測試結果顯示使用手機3D掃描可適用於小規模土方工程，並且在2022年開始於該單位推廣，並吸引越來越多工程公司嘗試使用(圖6)，其中清水株式會社更因採用此技術獲得「2021 i-Con大賞」成員努力類優秀獎肯定(圖7)。