Nesnelerin iki boyutlu görüntüler kullanılarak üç boyutlu modellenmesi ve üretimi
Three dimensional modeling and production using two dimensional images of objects
Yazar: ORHAN TOSUN
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN ŞENOL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Üç boyutlu yazıcıların yaygınlaşması ile hem yazılım hem de üretim sektöründe üç boyutlu modelleme ile üretim konularında akademik ve endüstriyel çalışmalar hız kazanmıştır. Üç boyutlu yazıcılardan herhangi bir üretim yapabilmek için bir modele sahip olmak gerekmektedir. Hemen hemen üretimin yapıldığı her sektörde üç boyutlu yazıcıları görmek mümkün hale geldiği için üç boyutlu modelleme de aynı oranda yaygınlaşmaktadır. Üç boyutlu modelleme alanının gelişmesi ve ilerlemesiyle modelleme yöntemleri de çeşitlilik kazanmaktadır. Yazılım sektöründe ortaya çıkan yenilikler sayesinde nesnelerin tarama veya fotoğraf yoluyla üç boyutlu modellerinin elde edilmesi her geçen gün daha verimli bir hale gelmektedir. Üç boyutlu modelleme, nesnelerin dijital bir ortama üç boyutlu olarak aktarılmasını sağlayan bir süreç olduğundan bu alandaki yaşanan gelişmelerin pek çok farklı sektöre yansımaları olmaktadır. Mevcut durumda üç boyutlu tarama profesyonel cihazlara ihtiyaç duyan, maliyetli ve uzmanlık isteyen bir süreç olarak bu alanda yer edinmektedir.

Bu çalışma, günümüzde hızla ilerleyen teknolojik gelişmeler bağlamında üç boyutlu modelleme ve üç boyutlu yazıcılar gibi yenilikçi teknolojilere odaklanmaktadır. Çalışma kapsamında oldukça yaygın olan cep telefonu kamerası veya basit düzeyde görüntü elde etme araçları ile elde edilen görüntülerden üç boyutlu bir modelin oluşturulması ve üç boyutlu yazıcı ile üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla farklı geometrik şekillere sahip objeler seçilmiştir. Bunlardan temel seviyede çizim becerisiyle çizilebilir olanlar gerçek ölçülerinde çizilerek modelleri oluşturulmuştur. Aynı zamanda bu objeler için çalışma kapsamında geliştirilen yazılım aracılığı ile üç boyutlu modelleri elde edilmiştir. Objelerin çizimi için ileri düzey çizim becerisi gerektiren ya da çizimi oldukça zor olan nesneler ise sadece çalışma kapsamında geliştirilen yazılım aracılığı ile üç boyutlu olarak modellenmiştir.  Elde edilen modeller FDM ve SLA tipi yazıcılar aracılığıyla üretilmiştir. Üretilen bu nesnelerin çizimi ile üretilen ürün ile veya orijinal nesne ile karşılaştırılabilmesi için görüntü işleme tekniklerinden faydalanılmıştır. 

Elde edilen ürünler çizimleri ile değerlendirildiğinde yaklaşık %95,17 benzerlik oranı tespit edilmiştir. Orjinali ile aynı boyutta üretilen nesnelerin orjinali ile değerlendirilmesi sonucunda ise yaklaşık %94,38 benzerlik oranı tespit edilmiştir. Tüm değerlendirmelerin sonunda ise ortalama oran yaklaşık %94,77 olarak hesaplanmaktadır.

Abstract:
The widespread adoption of 3D printers has accelerated academic and industrial research in both software and manufacturing sectors, focusing on 3D modeling and production. To produce any item using 3D printers, a model is required. As it has become possible to see three-dimensional printers in almost every sector where production is carried out, three-dimensional modeling is also becoming widespread at the same rate. The advancement and progress in the field of 3D modeling have resulted in increased diversity in modeling techniques. Innovations in the software industry have made the process of obtaining 3D models of objects through scanning or photography increasingly efficient. 3D modeling is a process that involves digitally transferring objects into a three-dimensional environment, and the developments in this field have diverse implications for various industries. Currently, 3D scanning is positioned as a process that requires professional equipment, incurring high costs and demanding expertise.

This study focuses on innovative technologies such as 3D modeling and 3D printers in the context of rapidly advancing technological developments. The aim of the study is to create a three-dimensional model from images obtained through commonly used tools like a mobile phone camera or basic image acquisition devices and subsequently produce the model using a 3D printer. For this purpose, objects with different geometric shapes were selected. Those that could be drawn with basic drawing skills were manually drawn to create the models with accurate dimensions. Additionally, advanced drawing skills or objects with challenging drawings were modeled in three dimensions using software developed within the scope of this study. The obtained models were then produced using FDM and SLA type printers. In order to assess the similarity between the drawn models and the produced objects, image processing techniques were employed. 

Upon evaluating the products based on their drawings, an approximate similarity rate of 95.17% was determined. When comparing the produced objects with the original ones, a similarity rate of approximately 94.38% was identified. The average similarity rate calculated at the end of all evaluations is approximately 94.77%.