История развития технологии
Технология 3д-сканирования появилась еще в 60-х годах двадцатого века. Она создавалась с целью перенесения физического объекта в цифровой формат в виде объемной модели. Необходимость в этом возникла, когда люди во всем мире все больше стали использовать компьютеры, как в повседневной жизни, так и на производстве.
Первые образцы 3д-сканеров были довольно просты и не обладали широким функционалом. Постепенно они совершенствовались, позволяя добиваться все более четкого изображения объекта. Особенно это стало актуальным с появлением лазеров.
Применение 3D сканирования
Трехмерные сканеры востребованы во многих сферах человеческой жизни. Они незаменимы как в промышленности, так и для бытовых нужд. Спектр их применения настолько широк, что можно перечислять очень долго. Самые распространенные области использования это:
1. медицина;
2. промышленность;
3. архитектура;
4. строительство;
5. киноиндустрия;
6. дизайн;
7. машиностроение.
К примеру, в стоматологии эти устройства позволяют создавать сверхточные трехмерные модели зубных протезов.
Основные методы 3D сканирования
Лазерная технология 3d-сканирования
Основывается на работе лазерных дальномеров. Трехмерная модель считывается с максимальной точностью. Применение таких моделей невозможно для человека из-за того, что объект должен быть неподвижен во время процедуры.
Лазерные 3d-сканеры, которые основаны на триангуляции, имеют более высокую точность и разрешение, обычно достигая разрешения менее одной десятой миллиметра. Они имеют большое поле зрения и могут сканировать крупные объекты. Однако лазерные сканеры также имеют некоторые ограничения. На точность сканеров на основе триангуляции влияет расстояние от сканера до объекта, что означает, что они могут плохо работать для очень больших или очень маленьких объектов. Кроме того, сканируемая поверхность должна иметь достаточную отражательную способность и текстуру, чтобы точка лазера могла быть точно обнаружена камерой.
Фотограмметрия
Фотограмметрия является очень полезной технологией в различных областях. Эта технология позволяет получить несколько изображений, сделанных в разных позициях, и триангулировать точки на этих изображениях, чтобы определить их расположение в трехмерном пространстве.К примеру, картографы используют эту технологию при составлении карт. То есть, когда речь идет о труднодоступных местах, таких как горы, геодезисты могут использовать фотограмметрию для проведения измерений.
Многие современные технологии используют фотограмметрию, при этом основным фактором, определяющим точность, является качество снимков. Если изображения некачественные, в сетке будут дыры. Чем больше изображений вы сможете получить, тем выше будет точность сканирования.
Сканирование структурированным светом
Сканирование структурированным светом (альтернативно «структурированная подсветка» или «структурированный подсвет») основано уже на использовании цифровых проекторов. Проекторы формируют узоры на поверхностях объектов, затем встроенные камеры считывают рисунки, а программное обеспечение рассчитывает геометрию объекта по искажениям — отклонениям результата от проецируемого узора. В целом технология очень похожа на лазерную триангуляцию, только вместо лазерных излучателей используются светодиодные проекторы. Такие системы обычно более доступны, но результаты могут зависеть от фонового освещения и используемых излучателей.
Большинство 3д-сканеров со структурированным светом сегодня используют синий или белый светодиоды, которые проецируют свет. Эти 3д-сканеры проецируют на объект световой рисунок, состоящий из полос, блоков и других форм. 3Д-сканер имеет один или несколько датчиков, которые направлены на края этих узоров или структурных форм, чтобы определить у объекта 3д-форму.
Так же используя этот метод тригонометрической триангуляции, что и в лазерных сканерах, таким образом расстояние от датчиков до источника света известно. Сканеры с технологией структурированного света могут быть установлены на штативе или держаться в руках.
Контактное сканирование
Контактное 3D-сканирование также известное, как оцифровка. Контактная технология 3D-сканирования подразумевает контактную форму сбора 3D-данных. Контактные 3D-сканеры могут исследовать объект посредством физического прикосновения, при этом объект прочно удерживается на месте. Контактный зонд перемещается по поверхности в различные точки объекта для записи 3D-информации. Иногда зонд прикрепляется к шарнирному манипулятору, способному собирать все его соответствующие конфигурации и углы для большей точности. Некоторые специфические конфигурации контактных 3D-сканеров называются координатно-измерительными машинами (КИМ).
Контактное 3d-сканирование широко используется для проведения контроля качества деталей после изготовления или во время технического обслуживания. Основными преимуществами контактной технологии 3д-сканирования являются ее точность и возможность 3d-сканирования прозрачных или отражающих поверхностей. Недостатками контактной технологии 3d-сканирования являются ее скорость и непригодность для работы с органическими, произвольными формами.
Оборудование для 3D сканирования
Ручные 3D сканеры
Преимущества мобильных сканеров
В настоящее время существуют портативные ручные версии сканеров, использующих как лазерную, так и по оптическую технологии. Обычно это профессиональные устройства, которые обладают большой точностью и высокой скоростью сканирования. Преимущества ручных оптических сканеров над настольными - мобильность, возможность сканирования крупных объектов.
Портативные 3D-сканеры и ручные 3D-сканеры предназначены для переноски и эксплуатации вручную. Человек, держащий 3D-сканер, направляет его на объект, чтобы снять его под разными углами и получить 3D-модель.
Ручные 3D-сканеры более гибкие и универсальные, чем стационарные 3D-сканеры, поскольку пользователь может, например, получить доступ к труднодоступным для обычного 3D-сканера местам. Они могут захватывать 3D-объекты различных размеров, от крошечных предметов и сложных деталей до человеческого тела или даже автомобилей и более крупных объектов. Большинство ручных 3D-сканеров, если они оснащены технологией фотограмметрии или работают в паре с ней, могут захватывать текстуры и цвета для получения фотореалистичных 3D-сканов.
Важно помнить, что, несмотря на портативность, большинство таких 3D-сканеров не являются беспроводными, поскольку они должны быть постоянно подключены к компьютеру через USB и к розетке. Поэтому их мобильность несколько ограничена. Лишь некоторые портативные 3D-сканеры являются полностью беспроводными.
Примеры и бренды на рынке
- 3D сканер ScanTECH SIMSCAN
- 3D сканер Shining 3D FreeScan UE Pro
- 3D сканер Shining 3D FreeScan Combo
Стационарные 3D сканеры
Особенности стационарного оборудования
Профессиональные и промышленные 3D-сканеры разработаны с учетом высоких стандартов точности и детализации для профессиональных применений, таких как высокоточные измерения, контроль и метрология, а также проектирование продукции, среди прочих вариантов использования. Промышленные 3D-сканеры обеспечивают метрологический контроль изделий на серийном производстве. Они способны «считывать» параметры каждой детали на расстоянии, бесконтактным образом.
Промышленные 3D-сканеры бывают самых разных форм и размеров для решения конкретных задач. Системы 3D-сканирования промышленного класса могут использовать множество различных технологий 3D-сканирования для обеспечения наилучшей производительности. Они обычно не захватывают текстуры (цвета) объекта, поскольку предназначены для захвата форм и создания высокодетализированных сеток.
Эти профессиональные системы 3D захвата обычно довольно дороги и могут состоять из нескольких элементов (калибровочные блоки, маркеры, датчики 3D сканирования, роботизированные руки и т.д.). Следует отметить, что в последние годы появились некоторые портативные 3D-сканеры для метрологии по более доступным ценам.
Программное обеспечение для обработки полученных данных
Программное обеспечение Geomagic Control X
Geomagic Control X представляет собой инновационное программное решение, которое позволяет контролировать качество и способно решать проблемы, которые не могут быть решены традиционными методами измерений, такими как штангенциркули и координатно-измерительные машины. Например, эти методы не могут обеспечить полную информацию при проверке деталей, которые подвержены деформации или изгибу. А программное обеспечение Geomagic Control X, в свою очередь, позволяет пользователям быстро и легко контролировать точность своих изделий, а также гарантировать соответствие отраслевым стандартам.
Как выбрать подходящую технологию 3D сканирования
Выбор типа трехмерного сканирования и вида 3D-сканера определяется задачей, для решения которой он приобретается. Оптические сканеры довольно многочисленны, разнообразны и подходят для решения задач, которые требуют высокоточного сканирования объектов с размерами от нескольких миллиметров до нескольких метров. Основные области применения:
- стоматология;
- ювелирная промышленность;
- метрологический контроль;
- реверс-инжиниринг;
- создание объектов VR.
Выбор сканера определяется следующими параметрами: объём сканирования, точность сканирования, особенности программного обеспечения (наличие цвета, возможность “сшивки” нескольких изображений и пр.), стоимость.
К примеру, времяпролётные сканеры, представляющие собой “гибрид” 3D-сканера и лазерного дальномера, идеально подходят для сканирования объектов размерами от полуметра до сотен метров. Основные области применения:
- архитектура;
- строительство;
- ландшафтный дизайн;
- геодезия;
- горное дело;
- нередко используются для контроля качества на предприятиях судостроения, авиастроения и др.
Основные критерии выбора сканера: точность измерений, скорость сканирования, особенности ПО и совместимость с промышленными программными средами, мобильность.
Отдельно стоит выделить ручные сканеры - оптические и лазерные. По параметрам сканирования (точность, быстрота и др.) они не уступают стационарным, однако, очень превосходят их в вопросе мобильности и удобства эксплуатации. Поэтому, в большинстве случаев, выбор ручного сканера является предпочтительным.
Заключение
Cybercom предлагает широкий спектр услуг в области 3d-сканирования и 3d-моделирования с использованием современного и инновационного оборудования. Расчет сроков выполнения работ, стоимость работ и условия определяются индивидуально, в зависимости от технического задания, поставленных задач, персональных предпочтений и объемов работы. Сделать заказ или получить консультацию опытных специалистов по любым вопросам Вы можете по телефону +7 (495) 620-58-78 или по электронной почте, указанной на странице сайта, или оставьте заявку на обратный звонок. Мы находимся в г. Москве. Время работы с 09:00 до 19:00 с понедельника по пятницу.
