Какие задачи может решать 3D‑сканирование

Почему именно 3D-сканирование?

Технологии трехмерного сканирования успешно применяются в автомобиле- и самолетостроении, науке, дизайне, медицине и многих других отраслях. Они помогают на ранних стадиях выявлять ошибки в изготовлении деталей, кастомизировать продукты под запросы заказчиков, снижать затраты на производство.

3D-сканеры максимально точно и быстро измеряют изделия любых размеров и форм, захватывают текстуру и цвет для реалистичных изображений. Это делает их незаменимыми инструментами реверс-инжиниринга, контроля качества, визуализации, архивации и производства медицинских изделий.

Подробнее об отраслях применения 3D-сканеров >>

Реверс-инжиниринг

Реверс-инжиниринг — это точное копирование объекта по имеющейся информации или образцу. Например, когда сложно найти снятую с производства деталь, прибегают к обратному проектированию. Часто реверс-инжиниринг проводят, чтобы понять, как устроена деталь или система, и разработать ее более эффективный аналог, внедрить более удачный дизайн, повысить качество продукции и снизить затраты.

Обратный инжиниринг применяется в машиностроении, обрабатывающей промышленности, производстве аэрокосмической техники, разработке программного обеспечения, биомедицинской инженерии, дизайне и многих других отраслях. Обратный инжиниринг особенно востребован в условиях импортозамещения.

С помощью 3D-сканера вы сможете:

• тщательно изучить объект, не разбирая его на части;
• проводить измерения гораздо быстрее по сравнению с традиционными инструментами;
• точно фиксировать геометрию самых сложных деталей;
• рассматривать и редактировать цифровую модель, как угодно, с помощью специального софта.

Пример проекта по обратному проектированию

Перед специалистам Globatek стояла задача воспроизвести точную копию снятой с продажи детали для пылесоса. Сначала ее отсканировали с помощью 3D-сканера RangeVision Pro, а затем, используя полученную цифровую модель, напечатали на 3D-принтере из прочного стеклонаполненного пластика.

Контроль качества

Ошибки в проектировании изделий быстрее и дешевле всего исправить на ранних этапах производства. Для этого необходим своевременный контроль геометрии — сравнение заданных в документации требований с реальными. В процессе измерений выясняется, насколько действительные параметры изделия отличаются от предписанных, и находятся ли погрешности в рамках нормы.

3D-сканирование — технология для максимально точного измерения деталей перед их механической обработкой.

Преимущества 3D-сканирования в контроле качества:

• возможность контроля геометрических параметров изделий любых размеров и сложных форм;
• высокая скорость измерений без потери качества;
• высокая скорость измерений;
• при серийном производстве можно контролировать большее количество изделий и делать это значительно быстрее по сравнению с традиционными инструментами измерений;
• отсутствие физического контакта с изделием, что особенно важно, если объект не твердый.

Использование 3D-сканера RangeVision позволило поставщику пластиковых деталей для автопроизводителей Dolsatech (Италия) сократить затраты времени на контроль одной детали на 60%.

Подробнее читайте об этом здесь >>

Визуализация

Визуализация с помощью 3D-сканирования — эффективный инструмент генерации контента для медиа, рекламы, сферы искусства и развлечений. Эта сравнительно простая в освоении технология позволяет экспериментировать с идеями без дополнительных финансовых затрат.

Разработчики программного обеспечения, дизайнеры и художники используют 3D-сканирование в моделировании персонажей и сеттинга видеоигр и фильмов, отрисовке маркетинговых материалов для продвижения товаров и продуктов, создании цифровых произведений искусства и других задачах.

3D-визуализация позволяет:

• получать реалистичную, максимально детализированную картинку;
• создавать для пользователя эффект присутствия;
• наглядно демонстрировать товары и услуги;
• экспериментировать без дополнительных финансовых затрат.

Площадка по производству графики на аутсорсе CGHero (Великобритания) разработала для сети розничных магазинов масштабируемую технологию быстрого создания моделей товаров в 3D и дополненной реальности. Кроссовки Nike Air Max 270 были оцифрованы с помощью портативного сканера Artec Space Spider.

Еще один пример. На съемках фильма “Мир Юрского периода” команда по спецэффектам столкнулась с тем, что созданная ими вручную модель апатозавра оказалось недостаточно велика. Тогда специалисты отсканировали динозавра и изменили его масштабы с помощью программного обеспечения. Это сэкономило им массу времени

Один из способов объемной визуализации — создание 3D-туров для демонстрации интерьеров. Данный формат создает эффект присутствия и позволяет изучить мельчайшие детали пространства. 3D-туры востребованы у дизайнеров, риэлторов, владельцев ресторанов, галерей, шоурумов.

Кейс: моделирование сеттинга компьютерной игры

Канадская компания HB Studio создает видеоигры, погружающие пользователя в виртуальную реальность. Одна из проблема заключалась в том, что традиционные инструменты оцифровки не всегда захватывают мелкие детали, например, швы и пуговицы на одежде. Специалистам приходилось дорисовывать их вручную.

Чтобы решить эту задачу, специалисты использовали Artec Space Spider — портативный 3D-сканер, предназначенный для оцифровки объектов небольшого размера с точностью до 0,05 мм. Он захватывает текстуру и цвет, острые края и тонкие грани, мельчайшие детали поверхности.

Цифровая архивация и реставрация

Цифровая архивация означает создание точных виртуальных копий музейных артефактов, археологических находок, фрагментов местности, архитектурных сооружений, а также различных деталей, машин, механизмов. Цифровые базы данных нужны для сохранения как культурного наследия, так и промышленных объектов. Обращаясь к диджитал-архиву, можно измерять и анализировать объекты, создавать на их основе 3D-репродукции и VR-модели.

3D-сканирование позволяет оцифровать объекты любой величины и формы. При этом сохраняются всех их особенности, включая текстуру и цвет. Последнее важно, например, для исследования окаменелостей и фрагментов посуды. По сравнению с фотографией, при 3D-сканировании исключены риски, связанные с недостатками оптики, плохим освещением и человеческим фактором.

Полученные 3D-модели могут быть преобразованы в дополненную (AR) и виртуальную реальность (VR) для исследовательских, образовательных или развлекательных целей.

Преимущества цифрового архива:

• легко копировать файлы, чтобы предотвратить утрату данных;
• бесконтактная оцифровка хрупких или ценных предметов;
• цифровая модель позволяет изучать объект в мельчайших деталях;
• 3D-сканер работает быстрее традиционных инструментов записи;
• 3D-сканирование позволяет сохранить все особенности объекта, включая его текстуру и цвет;

Цифровые модели помогают реставраторам бесконтактно изучать состояние артефакта, в мельчайших деталях рассматривать особенности его повреждений. А применяя 3D-печать, можно воспроизводить недостающие элементы.

В 2015 году террористы взорвали Триумфальную арку в сирийском городе Пальмира. Центр спасательной археологии Центр спасательной археологии Института истории материальной культуры (ИИМК) РАН инициировал работы по реставрации облика исторического памятника. Компания Globatek выступила поставщиком оборудования для реализации проекта — трех 3D-сканеров Artec Eva.

После взрыва уцелело около 40% Арки. Также 40% оригинальных блоков пострадали, но могли быть использованы для восстановления. Специалисты Центр спасательной археологии, используя технологию бесконтактного оптического 3D-сканирования, создали высокоточные модели каждого найденного элемента Арки.

3D-реконструкция геометрии и текстуры фрагментов Арки позволила исследовать их, провести цифровое восстановление памятника, увидеть недостающие места и выработать общую концепцию реставрации.

Подробнее о проекте >>

Задачи в медицине

3D-сканеры широко применяются в создании индивидуальных протезов, корсетов, зубочелюстных конструкций и фиксирующих средств для лучевой терапии, в планировании пластических операций, в подборе оперативных методов лечения при травмах и ранениях.

Благодаря технологиям 3D-сканирования, медицинские изделия учитывают все нюансы тела и получаются максимально кастомизированными и точными. Вместе с этим время их производства значительно сокращается.

Преимущества 3D-сканирования в медицине:

• бесконтактная работа с пациентом;
• высокая скорость изготовления изделий;
• индивидуальный подход;
• получение максимально точных данных о параметрах тела;
• сканирование любых частей тела для создания протезов.

Кейс: лицевой протез

Sakura Prosthetics — филиппинский производитель протезов из медицинского силикона. В 2020 году клиенткой компании стала женщина, у которой ранее удалили опухоль на правой щеке вместе с глазом. После операции на ее лице осталась большая полость, которую было необходимо закрыть.

Традиционный способ снятия оттиска для моделирования протеза не подходил из-за риска занести инфекцию в дыхательные пути женщины. Кроме того, дело происходило в разгар пандемии COVID-19. Требовался бесконтактный способ снятия слепка с лица.

В итоге, чтобы быстро и безопасно для пациентки создать аутентичный и легкий протез, компания использовала 3D-сканер EinScan Pro 2X Plus.