Какие типы 3d сканеров существуют?

Области применения трехмерного сканирования

Области применения трехмерного сканирования чрезвычайно широки:

дизайн. На основе полученной модели можно создавать новые прототипы. Распечатанную модель используют в качестве образца для серийного изготовления или для последующей доработки;
медицина. Распечатанные на трехмерном принтере части человеческого тела — уже не фантастика. Кроме того, отсканировав больной орган, врач может облегчить себе задачу по постановке диагноза;
архитектура. Отсканированные элементы архитектуры могут применяться при создании других моделей зданий;
создание игр. Для того чтобы создать персонаж компьютерной игры, его нередко вылепляют из пластилина, а затем сканируют и в дальнейшем работают уже с отсканированной компьютерной моделью;
строительная промышленность использует отсканированные модели мостов, колонн и других сооружений для их доработки, изучения свойств и создания на их основе новых объектов;
научная деятельность. Ученым становится легче изучить отсканированный объект в трехмерном виде, тогда как оригинал может находиться в музее или на раскопках в другой части света.

И это еще далеко не полный перечень всех областей, где применяется технология 3D сканирования.

Copyright Muz4in.Net – Данная новость принадлежит Muz4in.Net, и являются интеллектуальной собственностью блога, охраняется законом об авторском праве и не может быть использована где-либо без активной ссылки на источник. Подробнее читать – “об Авторстве”

‘ + uCoz.spam.sign.hidden + ‘ ‘ + uCoz.spam.sign.show + ‘

Принцип работы трехмерного сканирования

В основе трехмерного сканирования лежит сбор информации об объекте путем его изучения лучом сверхточного лазера или специальной лампы. В последнем случае точность сканирования значительно выше. Однако в любом случае работа сканера основывается на измерении расстояния от источника излучения до самого объекта и до каждой отдельной его части.

Измерение осуществляется с многих точек, в результате собирается информация о координатах каждой точки объекта, затем эти данные поступают на компьютер, при помощи специального программного обеспечения обрабатываются — и на основе загруженных данных и выполненных расчетов вырисовывается конечное изображение трехмерной модели реального объекта.

Интересно, что с помощью этой технологии можно получить информацию не только о форме объекта, но и, например, о его цвете. С этой моделью в дальнейшем оператор может поступить по своему усмотрению: выгрузить в другой 3D редактор, изменить что-либо в исходнике, наложить текстуру и т. д. Нередко полученную в результате трехмерного сканирования модель распечатывают в качестве прототипа на 3D принтере.

Настольные 3D сканеры

Shining 3D EinScan-SE – удобный сканер для новичков

Один из лучших настольных сканеров создает отличные детализированные копии объектов разных размеров в белом свете и умеет работать в фиксированном или автоматическом режиме.

Последний предусматривает съемку маленьких предметов, расположенных на поворотном столике, и по времени занимает не больше 2 минут.

Плюсы:

• Структурированный белый свет «ловит» мельчайшие детали на поверхности предметов сложной формы.
• Сканер не нуждается в калибровке – отладка происходит автоматически.
• Захватываемый объем от 3 см3 до 0,7 м3.
• Умеет сканировать в цвете.
• Хорошая скорость работы – на один цикл съемки уходит около 8 секунд.
• Универсальное подключение к основному устройству через USB 3.0.
• Возможность выгружать готовые к печати модели в облачное хранилище.
• «Дружит» с большинством 3D-принтеров.

Минусы:

• Работает только с системами на базе Windows не ниже восьмерки и требует минимум 8 ГБ памяти.
• Цена в пределах 70-90 тысяч рублей.

RangeVision Spectrum – профессиональный сканер

Этот сканер может работать с объектами размером от 1 см до 3 м и самостоятельно формировать из полученных точек STL-модель, уже готовую для вывода на печать.

Устройство комплектуется двумя 3,1-мегапиксельными камерами на алюминиевых салазках, где их положение можно отрегулировать вручную в двух плоскостях. При сканировании RangeVision использует безопасный для глаз структурированный свет проектора.

Плюсы:

• Оцифровка предметов с расстояния от 30 см до метра.
• Высокая точность съемки 0,04-0,12 мм благодаря улучшенному разрешению 0,072 мм.
• Приемлемая скорость сканирования 12 секунд/кадр.
• Невысокие системные требования – для работы фирменного ПО понадобится 4 ГБ памяти и ось не ниже Windows 7.
• Есть автоматическая и ручная склейка готовых сканов.
• Небольшой вес – всего 700 грамм.
• Крепкий металлический кейс с плотной посадкой всех элементов сканера для лучшей защиты от ударов.
• В отличие от более ранних версий, здесь поворотный столик уже идет в комплекте.

Минусы:

• Калибровка займет некоторое время, хотя для упрощения этого процесса есть и специальные таблички, и «мастер настройки» фирменного ПО.
• Для подключения придется задействовать не только разъем HDMI, но и три USB-порта одновременно.
• Цена около 300 тысяч рублей (предыдущие модификации почти вдвое дешевле).

Solutionix Rexcan DS2 – для сканирования мелких объектов

Этот сканер изготавливался специально для стоматологического протезирования и ювелирного дела. То есть он умеет работать с небольшими объектами сложной формы, насыщенных мелкими деталями.

Соответственно, точность его съемки и разрешение – наивысшего уровня. Единственная проблема – модель устройства придется подбирать отдельно для предметов разного размера.

Плюсы:

• Мощные камеры разрешением 1,3 или 5 Мп (в зависимости от модификации).
• Возможность работы с очень маленькими объектами размером от 2х3 до 7х8 см.
• Для подготовки изображения используется структурированный свет, что дает максимальную точность при сканировании мелких предметов.
• Предметный столик вращается на 360° и поворачивается вокруг горизонтальной оси, что позволяет снять даже «мертвые зоны».
• Есть режим автоматического сканирования.
• Готовая картинка представляется в виде объемной модели STL, которую можно сразу отправлять на печать.
• Подключение через «правильный» высокоскоростной FireWire-интерфейс, передающий цифровое изображение без потери качества.

Минусы:

• Узкая специализация сканеров – модели в линейке закрытого типа, то есть каждая заточена под определенный размер снимаемых объектов и не предусматривает замену линз.
• Очень высокая стоимость 1,2-2,3 млн. рублей.

Программное обеспечение для 3D сканера

Специальные программы для 3d сканера и обработки данных:

1. David-3D. Предназначается для трехмерного сканирования предметов и преобразования полученных результатов с целью последующего импорта моделей в 3D-редакторы.
2. Artec Studio 10. Профессиональный инструмент для создания объемных моделей.
3. Autodesk 123D Catch. Трехмерное сканирование для мобильных телефонов на Android.
4. Photomodeler Scanner. Позволяет формировать высокоточные stl-модели на основе обычных снимков, сделанных камерой смартфона или планшета.
5. 3DAround. Превращает фото в формате в 2D в реалистичные трехмерные модели.

Преимущества и недостатки 3D сканеров

Как и любое оборудование, трехмерные сканеры обладают рядом достоинств и недостатков.

Преимущества:

• Из-за высокой скорости сканирования приборы быстро окупают вложенные в прибор деньги.
• Можно проводить анализ объектов, находящихся на улице или за пределами помещений.
• Инновационные технологии позволяют определять и передавать все цвета без ограничений.
• Нет необходимости прислонять предмет к аппарату, так как сканирование происходит на расстоянии.
• Удобный размер позволяет носить прибор с собой в обычной сумке.

Недостатки:

• Нет возможности обрабатывать черно-белые объекты, так как принтер не считывает их и выдает неправильную информацию.
• Трудно считывает предметы с глубоким рельефом и перегородками.
• Прозрачные объекты могут быть отсканированы, если их обработать раствором. В противном случае результат будет в виде бликов и вспышек на снимке.

Зная особенности трехмерных сканеров, можно выбирать варианты для удовлетворения основных потребностей. Самое главное – качественная и современная модель. Только так можно отсканировать объект быстро и качественно.

3D сканер: что это такое, и как он работает

3D сканер – это устройство, занимающееся исследованием физических объектов и воссозданием моделей в цифровом формате. Могут иметь стационарные или мобильные формы. Особая лампа или лазер используется для подсветки деталей, что увеличивает точность измерений.

Пример 3D сканера

Модели трехмерных сканеров имеют отличия:

• сферу использования;
• габариты;
• формы технологии.

Применяются в промышленности и в быту. Промышленные аппараты полезны в:

• медицинских учреждениях;
• инженерии;
• производстве;
• дизайне;
• компьютерных технологиях;
• киноиндустрии.

Ультразвуковой 3D сканер незаменим в современной медицине. Агрегат снабжен энергетическими, цветными, тканевыми и импульсными доплерами. Характеризуется большой точностью, вплоть до 0,1 мм. Используется в маммологии, урологии, акушерстве, исследовании сосудов, в кардиографии и педиатрии.

Во время процесса сканирования аппаратом создается множество точек, огибающих объект. Далее они реконструируют предмет и переносят его на монитор. Тоже касается и цветов.

3D сканер имеет вид обычной камеры. То есть информация собирается только с тех поверхностей, на которые попадал световой луч. Различия между ними заключаются в том, что сканер тщательно исследует объект и выдает точное расстояние от точек к поверхности. Это позволяет видеть фигуру сразу в трех областях.

Полноценное моделирование несет в себе несколько сканирований. Это необходимо для подробного анализа. Все данные выкладываются в общую систему, а там уже происходит привязка плоскостей и конвейер (моделирование).

Справка! Правильное сканирование предмета заключается в плавных движениях и поворотах. Если повернуть сканер на 90 градусов по горизонтали, последует звуковой сигнал и траектория отслеживания прервется.

В этом видео рассказывается о том, как работает 3D принтер и 3D сканер:

Классификация лазерных 3D сканеров

Трехмерное сканирование подразделяется на 2 типа:

1. Контактное. Метод представляет собой контакт с предметом.
2. Бесконтактное. Перспективный метод сканирования, так как позволяет создавать скан моделей, находящихся в труднодоступных местах.

Бесконтактные подразделяются на 2 категории:

1. Активные;
2. Пассивные.

Контактные

Механический щуп соединен с контактами в сканере. Он снабжен датчиком, который измеряет высоту, глубину объекта. Координаты собраны в сетке, которые можно регулировать из программы. Механизмом могут допускаться угловые перемещения для впадин и отверстий. Процесс можно ускорить самостоятельно, изменяя шаги сетки: уменьшать сложные участки, повысив точность и сокращая время.

Данные устройства работают по следующему принципу: происходит зондирование предмета при помощи физического контакта, когда тот находится на прецизионной проверочной поверхности. Отличается от других видов сверхточной работой. Недостаток – может изменить или повредить объект. Такие сканеры проводят изучение объекта напрямую. Если объект лежит неправильно или двигается во время сканирования, его удерживают в неподвижном состоянии специальные тиски.

Пример контактного 3D сканера

В таком 3D сканере используется 3 вида механизма:

• Каретка. Измерительная «рука», которая находится в неподвижном перпендикулярном положении. Исследование происходит в момент движения каретки, когда «рука» двигается вдоль объекта. Хороший метод сканирования плоских и выпуклых деталей.
• Высокочастотный угловатый датчик. Сканирует внутреннее пространство объекта с углублениями и входными отверстиями. Производит сложнейшие математические вычисления.

Использование этих двух механизмов помогает собирать информацию с крупных предметов, имеющих поперечные перегородки и несколько внутренних отсеков.

Координатно-измерительная машина. Именно этот механизм сверхточно читает предмет и способен повредить или деформировать его. Такие минусы машины учитываются при сканировании исторических и хрупких объектов.

Бесконтактные

В основе сканирования таким аппаратом лежит метод изучения предметов при помощи ультразвука и рентгеновских лучей. Процесс происходит путем отражения светового потока. Это может быть обычный свет или определенное излучение. Только после этого объект подвергается цифровому исследованию.

Зачастую сканируемые объекты находятся в освещенных местах. В таком случае используют отражение света в видимом диапазоне. Из этого следует, что бесконтактные 3D сканеры сравнимы с версией видеокамеры. Но такой освещенности недостаточно для подробного анализа, так как свет может распространяться неравномерно. В качестве дополнений используются специальные осветители, при этом увеличивается стоимость, и теряется компактность и мобильность.

Бесконтактный 3D сканер

Пассивные

Такие трехмерные сканеры анализируют отраженное излучение через свет. В качестве святилища используется лазерный луч, в основе которого имеется времяпролетный дальномер. Он рассчитывает расстояние и время движения луча туда и обратно. Используется как световой всплеск, а время его отражения фиксируется при помощи детектора. Как известно, скорость света неизменная величина, и, зная время полета луча в обе стороны, можно подсчитать расстояние от сканера до объекта. За 1 секунду времяпролетные 3D сканеры могут измерить до 100 000 точек.

Активные

Сканирование объектов происходит путем направления волн, представленных в виде лазерного луча или структурированного света. Далее наступает обнаружение и анализ отражения. Сканер отправляет луч на предмет, а камера записывает данные о расположении в координатах. Движение лазера сопровождается фиксацией в поле зрения камеры в разных местах. Такие трехмерные сканеры прозвали триангуляционными, так как луч, камера и конечная точка образуют треугольник.

Современные 3d сканеры

Устройства могут отличаться по многим параметрам: сфере использования, габаритам, форме, технологии. Современные агрегаты применяются и в промышленной, и в бытовой сфере. Промышленный 3d сканер полезен в:

• инженерии;
• медицине;
• производстве;
• дизайне;
• киноиндустрии;
• сфере создания компьютерных игр.

Особое внимание хотелось бы уделить ультразвуковому 3d сканеру. Он является настоящей находкой для современной медицины

Устройства снабжаются энергетическими, цветными, тканевыми, непрерывноволновыми и импульсными допплерами. Данный агрегат характеризуется высочайшей разрешающей способностью, поэтому популярен в маммологии, акушерстве, урологии, исследовании сосудов и мышечных тканей, эхокардиографии, неонаталогии, педиатрии.

По принципу работы устройства также отличаются. Рынок предлагает стационарный или переносной, то есть ручной 3d сканер. В качестве сенсора во втором случае используется координатно-чувствительный детектор или аппарат с зарядовой связью. Данный агрегат чрезвычайно удобен тем, что его можно свободно перемещать. Портативный 3d сканер идеально подходит для сканирования труднодоступных мест или крупногабаритных объектов. Измерение можно проводить под любыми углами, вокруг или под исследуемыми предметами.

Устройства используются совместно с разным оборудованием. Это может быть не только 3d сканер для 3d принтера, но и 3d сканер для ipad. Современные производители подобных агрегатов выпускают мобильные устройства, которые работают не только со стационарными компьютерами, но и с планшетами или даже смартфонами. Кроме этого существуют специальные программы, с помощью которых обычные телефоны превращаются в сканеры. К примеру, можно найти 3d сканер для андроид. Он поможет конструировать уникальные детали, проводить быстрое прототипирование и оцифровку объектов.

Назначение 3D сканера

Как и обычный, трехмерный сканер предназначается для ввода информации о каком-либо реальном объекте в компьютер. Разница лишь в том, что в случае с уже привычным офисным сканером оператор имеет дело с плоским предметом на бумаге, трехмерный же позволяет «запечатлеть» объемный образ.

Нельзя сказать, что технология трехмерного сканирования была нова. Она применялась довольно давно, однако в силу своей сложности и дороговизны была доступна лишь «избранным» — правительственным и научным организациям, учреждениям государственного масштаба. С появлением бытовых 3D сканеров, многие модели из которых предлагает на выбор компания REC, данная технология стала без преувеличения доступна всем. То, что прежде выполнялось за долгие часы, а то и дни, сейчас можно сделать за считанные минуты.

Опубликовано 04.06.2020 Обновлено 11.06.2020 Пользователем admin