3D-сканирование объектов: ключевые особенности технологии

Время чтения: 18 минут

Оглавление

  1. 3D-сканирование объектов: ключевые особенности технологии
  2. 3D-сканирование: что нужно знать о технологии?
  3. 3d сканирование деталей: основные методы
  4. Преимущества 3d-сканера
  5. Применение 3D-сканера
Оглавление

3D-сканирование — это популярное направление, которое активно используется для создания простых бытовых мелочей (сувенирная продукция, чехлы для телефонов и даже обувь) и крупных деталей, которые используются в различных сферах. Ключевым этапом в данном случае является трехмерное сканирование и моделирование различных объектов. 

Подробнее о ключевых особенностях сканирования — далее в статье.

3D-сканирование: что нужно знать о технологии?

Трехмерное сканирование — технология, которая берет начало в 60-х годах прошлого века. Основной целью разработки является перенесение ключевых физических характеристик в объемную цифровую модель. Необходимость в виртуальных формах возникла в результате активного использования компьютерных технологий как на производстве, так и в обыденной жизни.

Первые 3д сканеры имели ограниченный функционал и были достаточно простыми. Однако с годами устройства совершенствовались, что позволило детализировать создаваемые модели и существенно улучшить их качество.

Появление лазера существенно расширило спектр использования технологии 3d-сканирование: военная промышленность, автомобиле — и судостроение, дизайн, медицина, дизайн и даже кино.

Все замеры производятся устройством, которое при помощи датчиков считывают информацию об объекте, создавая трехмерную модель.

Стоит отметить, что в зависимости от типа аппарата и применяемой технологии, процесс сканирования может различаться.

3d сканирование деталей: основные методы

Сегодня все методы 3d-сканирования можно разделить на контактный и бесконтактный. Рассмотрим подробнее особенности каждого.
В основе контактного метода лежит обводка сканируемого объекта при помощи специального механического приспособления, именуемого щупом. 

Перед процедурой на детали/элементы наносится сетка, в которой размер ячеек в областях наибольшей кривизны минимален, а в районе наименьшей — наоборот большими. В местах пересечения линий образуются точки, с которых щуп снимает координаты. После данные необходимо внести в компьютер. Однако в современной реализации данного метода 3d-сканирования нет необходимости предварительно наносить сетку. Щуп постепенно передвигается по сканируемой детали, а координаты автоматически передаются в систему. В финале на базе полученных сведений производится построение трехмерной модели необходимого предмета или детали.

Контактный метод сканирования достаточно прост в реализации, не требует специального освещения, а также позволяет получить точные сведения о ребристых и призматических поверхностях. Однако следует помнить, что данный способ создания цифровой модели не подходит для работы с большими текстурными объектами.

Не меньшей популярностью пользуются бесконтактные методы считывания данных: активный и пассивный. В первом случае в процессе 3д сканирования производится на основе регистрации координат лучей (рентгеновских, лазерных, направленных световых), отраженных от сканируемого объекта.

В данном случае работа 3d сканера осуществляется по принципу измерения расстояния между точками на объекте до непосредственно аппарата. Вспомогательной является использование модулированной подсветки, которая предотвратит искажение объекта. Однако в процессе работы устройство позволяет создать прототип только части детали, а потому необходимо перемещать либо сканер, либо саму деталь.

Несомненными преимуществами данного метода моделирования можно отметить бюджетную стоимость, бесконтактную технологию и возможность работы с большими элементами.

Однако, метод не подходит для работы с зеркальными поверхностями и элементами, где необходима точная оптика.

В случае с пассивным методом моделирования ключевым фактором выступает не направленный луч, а окружающие свет. 3D-сканер анализирует отражение света от объекта и формирует виртуальную модель предмета. По большому счету, это съемка изделия с разных сторон при разной степени освещенности.

3d сканер: принцип работы

Работа 3d сканера по созданию трехмерных изображений осуществляется по принципу стереозрения. Устройство подобно человеческому глазу определяет расстояние до объекта и считывает его размеры. Причем все это делается посредством двух разнонаправленных камер. После получения необходимых сведений, аппарат транслирует сведения на компьютер, где и формируется цифровая модель. Чтобы предотвратить неточности в процессе проведения замеров каждая из камер оборудована подсветкой.

Преимущества 3d-сканера

Ключевые преимущества 3D-сканирования — это:

  1. Универсальность технологии, за счет чего данный способ моделирования может быть использован в различных сферах (автомобилестроение, медицина, инженерия и другие).
  2. При работе с устройствами нет необходимости контактировать с объектом моделирования, благодаря чему сканирование может быть использовано для работы с различными объектами.
  3. Современные технологии сканирования позволяют исследовать различные предметы независимо от их местоположения (внутри помещения или снаружи), освещения и габаритов.
  4. Работа с лазерными или направленными лучами позволяет детализировать модели, используя последние наработки.
  5. Габариты приборов для 3d-сканирования достаточно компактны, что делает его удобным для транспортировки.

Применение 3D-сканера

Сегодня 3d сканирование деталей, как технология создания цифровых моделей, активно используется в различных сферах нашей жизни.

К примеру, в медицине сканирование используется для протезирования. Надо сказать, приборы отлично справляются с широким спектрам задач, формируя точные цифровые модели.

Также новейшая технология активно используется в автомобилестроении и инженерии в целом. Теперь создание цифровых прототипов стало еще проще и оперативнее. При этом погрешности в модели будут минимальны.

Еще одним примером использования 3d-сканирования являются многочисленные фантастические персонажи в популярных кинолентах и сериалах. Высокая точность в размерах, безупречная детализация для каждого персонажа и просто интересная реализация отлично дополняют захватывающие сюжеты.

Подводя итоги, стоит отметить, что 3d-сканирование используется в повседневной жизни. Технология существенно упростила и позволила автоматизировать множество производственных процессов в различных сферах.