Разбираемся в источниках света 3D‑сканеров: что подойдет для решения вашей задачи
Поскольку не существует 3D-сканера с универсальным источником света, который подходил бы для любых условий и любой задачи, на рынке есть устройства с разными типами подсветок. Запутаться в них легко. Мы постарались их классифицировать, учитывая, что в 3D-сканировании есть разные методы измерения, к каждому из которых относятся свои источники света.
Поскольку не существует 3D-сканера с универсальным источником света, который подходил бы для любых условий и любой задачи, на рынке есть устройства с разными типами подсветок. Запутаться в них легко. Мы постарались их классифицировать, учитывая, что в 3D-сканировании есть разные методы измерения, к каждому из которых относятся свои источники света.
Сканирование гребного винта в сложных условиях ремонтного цеха. Фото: Глобатэк
Сканирование гребного винта в сложных условиях ремонтного цеха. Фото: Глобатэк
Метод 3D-измерения: структурированный свет
Суть метода в том, что световой узор проецируется на поверхность и деформируется по всей площади. Камеры фиксируют эти искажения. Анализируя их, система вычисляет трехмерную геометрию объекта и генерирует облако точек — цифровую карту поверхности. Таким образом, можно измерять даже очень мелкие детали.
Сканеры со структурированным светом (еще их называют оптическими) отличаются высокой точностью измерений и высокой скоростью получения данных. Безопасны для человека. Эффективны на близких и средних дистанциях и для объектов малого и среднего размера. В то же время такие сканеры чувствительны к яркому внешнему освещению.
Метод 3D-измерения: структурированный свет
Суть метода в том, что световой узор проецируется на поверхность и деформируется по всей площади. Камеры фиксируют эти искажения. Анализируя их, система вычисляет трехмерную геометрию объекта и генерирует облако точек — цифровую карту поверхности. Таким образом, можно измерять даже очень мелкие детали.
Сканеры со структурированным светом (еще их называют оптическими) отличаются высокой точностью измерений и высокой скоростью получения данных. Безопасны для человека. Эффективны на близких и средних дистанциях и для объектов малого и среднего размера. В то же время такие сканеры чувствительны к яркому внешнему освещению.
Сканирование статуи структурированным светом
Сканирование статуи структурированным светом
Источники структурированного света
Белые светодиоды
Традиционно в 3D-сканерах использовался именно белый свет, представляющий собой комбинацию излучений различных длин волн. Во многих случаях белые LED применяются в тех же классах задач, что и синие (реверс-инжиниринг, контроль качества). Выбор между двумя типами светодиодов зависит от требований к точности, типа поверхности и условий освещения. В современных сканерах белый свет встречается уже редко.
Источники структурированного света
Белые светодиоды
Традиционно в 3D-сканерах использовался именно белый свет, представляющий собой комбинацию излучений различных длин волн. Во многих случаях белые LED применяются в тех же классах задач, что и синие (реверс-инжиниринг, контроль качества). Выбор между двумя типами светодиодов зависит от требований к точности, типа поверхности и условий освещения. В современных сканерах белый свет встречается уже редко.
Сканирование белым структурированным светом
Сканирование белым структурированным светом
Особенности
- Широкий спектр белого света позволяет лучше захватывать естественные цвета объекта и текстуры при использовании цветных камер.
- По сравнению с синим LED белые хуже работают с блестящими, темными и полупрозрачными поверхностями.
- Меньше потенциальная точность и разрешение по сравнению с синим цветом.
- Белые светодиоды хорошо работают в помещении со стабильным, контролируемым и не слишком ярким освещением.
- Главный недостаток белых LED: они хуже, чем синие, фильтруют помехи от окружающего освещения, что снижает качество данных.
Особенности
- Широкий спектр белого света позволяет лучше захватывать естественные цвета объекта и текстуры при использовании цветных камер.
- По сравнению с синим LED белые хуже работают с блестящими, темными и полупрозрачными поверхностями.
- Меньше потенциальная точность и разрешение по сравнению с синим цветом.
- Белые светодиоды хорошо работают в помещении со стабильным, контролируемым и не слишком ярким освещением.
- Главный недостаток белых LED: они хуже, чем синие, фильтруют помехи от окружающего освещения, что снижает качество данных.
Российский сканер с белым светом RangeVision Spectrum
Российский сканер с белым светом RangeVision Spectrum
Creaform Go!SCAN Spark
Creaform Go!SCAN Spark
Синие светодиоды
Большинство современных сканеров метрологического уровня оснащено синими светодиодами. Это более современная технология, подходящая для решения сложных измерительных задач.
Особенности
-
Синий светодиод работает в узком спектральном диапазоне, что позволяет лучше фильтровать помехи от окружающего освещения при 3D-сканировании. Преимущество дает комбинация со встроенным в сканер фильтром, пропускающим только определенный диапазон света. Белому LED сложнее создать узкополосный сигнал, который можно легко отделить от фона.
-
Синий свет создает более контрастный рисунок на объекте. Это помогает камерам точнее считывать искажения, что приводит к снижению шума и повышению детализации.
Синие светодиоды
Большинство современных сканеров метрологического уровня оснащено синими светодиодами. Это более современная технология, подходящая для решения сложных измерительных задач.
Особенности
-
Синий светодиод работает в узком спектральном диапазоне, что позволяет лучше фильтровать помехи от окружающего освещения при 3D-сканировании. Преимущество дает комбинация со встроенным в сканер фильтром, пропускающим только определенный диапазон света. Белому LED сложнее создать узкополосный сигнал, который можно легко отделить от фона.
-
Синий свет создает более контрастный рисунок на объекте. Это помогает камерам точнее считывать искажения, что приводит к снижению шума и повышению детализации.
Сканирование оптическим сканером на синих LED
Сканирование оптическим сканером на синих LED
-
В ряде случаев синий свет лучше справляется со сканированием темных и блестящих поверхностей. Однако результат зависит от материала, его отражательной способности и конкретной оптической системы.
-
В целом, 3D-сканеры, использующие синий свет, обеспечивают более высокую точность и качество данных.
-
В ряде случаев синий свет лучше справляется со сканированием темных и блестящих поверхностей. Однако результат зависит от материала, его отражательной способности и конкретной оптической системы.
-
В целом, 3D-сканеры, использующие синий свет, обеспечивают более высокую точность и качество данных.
Модели сканеров с синими LED
Модели сканеров с синими LED
Система 3D‑измерений метрологического класса ScanLine StaticScan Q12
Система 3D‑измерений метрологического класса ScanLine StaticScan Q12
ИК-структурированный свет
Этот источник подразумевает использование невидимого глазу света. Он встречается как в сканерах со структурированным светом, когда на объект проецируется ИК-паттерн, так и в лазерных, речь о которых ниже. Разница в типах устройств на основе ИК-подсветки заключается в сценариях применения.
Особенности
- Инфракрасный свет не воспринимается глазом и не вызывает дискомфорта в отличие от яркого белого или синего света, что важно при сканировании людей.
- Устройства с ИК-подсветкой обеспечивают высокую скорость, но могут уступать в точности системам с синими светодиодами.
- ИК-подсветка эффективна в условиях низкой освещенности.
ИК-структурированный свет
Этот источник подразумевает использование невидимого глазу света. Он встречается как в сканерах со структурированным светом, когда на объект проецируется ИК-паттерн, так и в лазерных, речь о которых ниже. Разница в типах устройств на основе ИК-подсветки заключается в сценариях применения.
Особенности
- Инфракрасный свет не воспринимается глазом и не вызывает дискомфорта в отличие от яркого белого или синего света, что важно при сканировании людей.
- Устройства с ИК-подсветкой обеспечивают высокую скорость, но могут уступать в точности системам с синими светодиодами.
- ИК-подсветка эффективна в условиях низкой освещенности.
VCSEL
Для подачи инфракрасной подсветки используются разные типы излучателей, например VCSEL — вертикально-излучающий лазер, позволяющий регулировать интенсивность подсветки для качественной передачи данных о поверхности.
По сравнению с LED, VCSEL имеют более высокую спектральную точность, большую скорость отклика, дольше служат и позволяют работать на больших расстояниях.
VCSEL используется и для ИК в лазерном сканировании.
Модели сканеров с ИК-подсветкой
VCSEL
Для подачи инфракрасной подсветки используются разные типы излучателей, например VCSEL — вертикально-излучающий лазер, позволяющий регулировать интенсивность подсветки для качественной передачи данных о поверхности.
По сравнению с LED, VCSEL имеют более высокую спектральную точность, большую скорость отклика, дольше служат и позволяют работать на больших расстояниях.
VCSEL используется и для ИК в лазерном сканировании.
Модели сканеров с ИК-подсветкой
Ручной 3D-сканер Artec Leo
Ручной 3D-сканер Artec Leo
Бесплатная онлайн-демонстрация 3D‑сканера
Покажем все возможности 3D‑сканера дистанционно
Позвоните +7 495 646-15-33
Получите консультацию инженеров Глобатэк по выбору 3D‑сканера
Приезжайте в наш демозал
Мы бесплатно отсканируем ваш образец, чтобы вы могли оценить возможности 3D‑сканера
Я принимаю условия политики обработки персональных данных и даю согласие на обработку моих персональных данных для рассмотрения заявки
Метод измерения: лазерное сканирование
Суть в том, что сканер проецирует лазерный луч на поверхность, регистрирует отраженный свет и вычисляет расстояние до множества точек объекта. Полученные пространственные координаты образуют облако точек, которое затем используют для анализа, измерений и построения 3D-модели.
Один из методов вычисления — триангуляция: определение расстояний путем образования треугольника между источником лазерного излучения, объектом и датчиком сканера. Применения: измерения на малых расстояниях, объекты малого и среднего размера.
Метод измерения: лазерное сканирование
Суть в том, что сканер проецирует лазерный луч на поверхность, регистрирует отраженный свет и вычисляет расстояние до множества точек объекта. Полученные пространственные координаты образуют облако точек, которое затем используют для анализа, измерений и построения 3D-модели.
Один из методов вычисления — триангуляция: определение расстояний путем образования треугольника между источником лазерного излучения, объектом и датчиком сканера. Применения: измерения на малых расстояниях, объекты малого и среднего размера.
Источники света для лазерной триангуляции
Синий лазер
- Системы с синим лазером часто лучше справляются с шумом и деталями на сложных поверхностях.
- Сканирование синим лазером отлично подходит для контроля качества и высокоточных измерений.
- Для измерения в реальных производственных условиях мелких прецизионных деталей с жесткими допусками часто лучше подходят именно 3D-сканеры с синим лазером, особенно если есть темные/металлические поверхности и нужна высокая детализация краев и отверстий.
Как и всегда, выбор устройства зависит от конкретной задачи: иногда гибридные системы (например, синий лазер + LED) или специализированные КИМ могут быть предпочтительнее.
Источники света для лазерной триангуляции
Синий лазер
- Системы с синим лазером часто лучше справляются с шумом и деталями на сложных поверхностях.
- Сканирование синим лазером отлично подходит для контроля качества и высокоточных измерений.
- Для измерения в реальных производственных условиях мелких прецизионных деталей с жесткими допусками часто лучше подходят именно 3D-сканеры с синим лазером, особенно если есть темные/металлические поверхности и нужна высокая детализация краев и отверстий.
Как и всегда, выбор устройства зависит от конкретной задачи: иногда гибридные системы (например, синий лазер + LED) или специализированные КИМ могут быть предпочтительнее.
Красный лазер
Это зрелая, недорогая и хорошо отработанная технология.
- Сканеры с более длинной волной стабильно работают на матовых и низкоотражающих поверхностях (гипсовые модели, деревянные объекты, керамика и т.д.).
- Подходят для быстрых и универсальных задач, измерения крупных деталей и базового реверс-инжиниринга.
- Многие ручные сканеры оснащены безопасными для сканирования людей красными лазерами класса II.
- Используются как в промышленности, так и в исследовательских лабораториях.
Красный лазер
Это зрелая, недорогая и хорошо отработанная технология.
- Сканеры с более длинной волной стабильно работают на матовых и низкоотражающих поверхностях (гипсовые модели, деревянные объекты, керамика и т.д.).
- Подходят для быстрых и универсальных задач, измерения крупных деталей и базового реверс-инжиниринга.
- Многие ручные сканеры оснащены безопасными для сканирования людей красными лазерами класса II.
- Используются как в промышленности, так и в исследовательских лабораториях.
ИК-подсветка для лазерной триангуляции
Как уже говорилось выше, этот источник подразумевает использование невидимого глазу света. ИК-триангуляция является рациональным выбором для задач, где важна стабильность в условиях внешней засветки и умеренная или высокая точность на матовых поверхностях. Для зеркальных, темных и полупрозрачных поверхностей ИК‑триангуляция, как и видимые лазеры, может потребовать подготовки.
Сценарии использования
-
Контроль геометрии и допусков деталей и сборок, оснастки, а также сварных швов, кромок, стыков в автомобилестроении, металлоконструкциях, трубопроводах и т.д.
-
Оцифровка сложных и крупных деталей для создания/обновления CAD‑моделей: автомобильные, аэрокосмические компоненты, инструмент, пресс‑формы.
-
Восстановление изношенных/утраченных деталей.
ИК-подсветка для лазерной триангуляции
Как уже говорилось выше, этот источник подразумевает использование невидимого глазу света. ИК-триангуляция является рациональным выбором для задач, где важна стабильность в условиях внешней засветки и умеренная или высокая точность на матовых поверхностях. Для зеркальных, темных и полупрозрачных поверхностей ИК‑триангуляция, как и видимые лазеры, может потребовать подготовки.
Сценарии использования
-
Контроль геометрии и допусков деталей и сборок, оснастки, а также сварных швов, кромок, стыков в автомобилестроении, металлоконструкциях, трубопроводах и т.д.
-
Оцифровка сложных и крупных деталей для создания/обновления CAD‑моделей: автомобильные, аэрокосмические компоненты, инструмент, пресс‑формы.
-
Восстановление изношенных/утраченных деталей.
Модели лазерных сканеров
Модели лазерных сканеров
ScanLine EasyScan UE PRO 2
ScanLine EasyScan UE PRO 2
LiDAR
Работа LiDAR (лидара) основывается не на лазерной триангуляции, а на других технологиях измерения расстояния до объекта по отраженному лазеру. Это время пролета и фазовый сдвиг.
-
Время пролета: вычисление времени, необходимого для отражения лазерного импульса обратно к сканеру. Применение: крупные объекты, геодезия, архитектура, наружное сканирование.
-
Фазовый сдвиг: измерение расстояния путем сравнения фазы испущенной и отраженной непрерывной лазерной волны. Применение: здания, заводы, средние дистанции. Высокая скорость сканирования.
LiDAR
Работа LiDAR (лидара) основывается не на лазерной триангуляции, а на других технологиях измерения расстояния до объекта по отраженному лазеру. Это время пролета и фазовый сдвиг.
-
Время пролета: вычисление времени, необходимого для отражения лазерного импульса обратно к сканеру. Применение: крупные объекты, геодезия, архитектура, наружное сканирование.
-
Фазовый сдвиг: измерение расстояния путем сравнения фазы испущенной и отраженной непрерывной лазерной волны. Применение: здания, заводы, средние дистанции. Высокая скорость сканирования.
Особенности
- Лидар генерирует плотное облако точек с высокоточными координатами X, Y, Z, что позволяет создавать детализированные 3D-модели.
- Так как лидар сам генерирует свет, он эффективно работает в условиях низкой освещенности.
- Современные лидары могут испускать до 2 миллионов импульсов в секунду. Это позволяет быстро сканировать огромные территории с воздуха или с земли.
- Основной недостаток — сложности с темными и отражающими поверхностями, такими как стекло или вода, которые поглощают или рассеивают лазерный луч.
Особенности
- Лидар генерирует плотное облако точек с высокоточными координатами X, Y, Z, что позволяет создавать детализированные 3D-модели.
- Так как лидар сам генерирует свет, он эффективно работает в условиях низкой освещенности.
- Современные лидары могут испускать до 2 миллионов импульсов в секунду. Это позволяет быстро сканировать огромные территории с воздуха или с земли.
- Основной недостаток — сложности с темными и отражающими поверхностями, такими как стекло или вода, которые поглощают или рассеивают лазерный луч.
Результат сканирования наземным лидаром
Результат сканирования наземным лидаром
Сценарии применения
- Создание цифровых моделей рельефа, топографических карт, мониторинга береговой линии и оценки последствий стихийных бедствий.
- Создание цифровых двойников зданий, мостов, заводов и промышленных площадок.
- Точный подсчет объемов штабелей руды или угля на складах и карьерах.
- Ремонт помещений.
- Оценка высоты деревьев, биомассы и структуры лесного полога.
Сценарии применения
- Создание цифровых моделей рельефа, топографических карт, мониторинга береговой линии и оценки последствий стихийных бедствий.
- Создание цифровых двойников зданий, мостов, заводов и промышленных площадок.
- Точный подсчет объемов штабелей руды или угля на складах и карьерах.
- Ремонт помещений.
- Оценка высоты деревьев, биомассы и структуры лесного полога.
Наземное сканирование фасада и ландшафта. Сканер: FARO
Наземное сканирование фасада и ландшафта. Сканер: FARO
FARO Focus Premium
FARO Focus Premium
Гибридные сканеры
Многие современные профессиональные сканеры являются гибридными и предлагают несколько режимов работы. Например, они могут использовать ИК-подсветку для быстрого сканирования людей и крупных объектов, и синий лазер для высокоточной оцифровки промышленных деталей с жесткими допусками.
Модели гибридных сканеров
Shining EinScan Rigil (синий лазер + ИК) >>
Shining FreeScan Omni (синий лазер + ИК) >>
Гибридные сканеры
Многие современные профессиональные сканеры являются гибридными и предлагают несколько режимов работы. Например, они могут использовать ИК-подсветку для быстрого сканирования людей и крупных объектов, и синий лазер для высокоточной оцифровки промышленных деталей с жесткими допусками.
Модели гибридных сканеров
Shining EinScan Rigil (синий лазер + ИК) >>
Shining FreeScan Omni (синий лазер + ИК) >>
Беспроводной Shining EinScan Rigil с гибридной подсветкой
Беспроводной Shining EinScan Rigil с гибридной подсветкой
Коротко
- Есть два основных метода 3D-сканирования:
- проекция светового узора на объект и анализ его искажений;
- измерение отраженного лазерного луча.
-
Белые LED лучше передают естественные цвета и текстуры, но хуже работают с блестящими, темными и прозрачными поверхностями, сильнее подвержены помехам. Синие LED — более современная и эффективная технология.
-
ИК-подсветка (в том числе на базе VCSEL) невидима для глаза, комфортна при сканировании людей, эффективна в условиях низкой освещенности.
Коротко
- Есть два основных метода 3D-сканирования:
- проекция светового узора на объект и анализ его искажений;
- измерение отраженного лазерного луча.
-
Белые LED лучше передают естественные цвета и текстуры, но хуже работают с блестящими, темными и прозрачными поверхностями, сильнее подвержены помехам. Синие LED — более современная и эффективная технология.
-
ИК-подсветка (в том числе на базе VCSEL) невидима для глаза, комфортна при сканировании людей, эффективна в условиях низкой освещенности.
-
Синий лазер: лучший выбор для высокоточного контроля качества. Красный лазер стабилен на матовых поверхностях, подходит для быстрых универсальных задач.
-
Лидары используются для сканирования крупных объектов, в геодезии, архитектуре, строительстве, при создании цифровых двойников зданий.
-
На рынке появляется все больше гибридных сканеров, объединяющих несколько вариантов подсветки, например ИК для быстрого захвата крупных объектов + синий лазер для прецизионных измерений. Это делает их универсальным решением для широкого круга промышленных и исследовательских задач.
-
Синий лазер: лучший выбор для высокоточного контроля качества. Красный лазер стабилен на матовых поверхностях, подходит для быстрых универсальных задач.
-
Лидары используются для сканирования крупных объектов, в геодезии, архитектуре, строительстве, при создании цифровых двойников зданий.
-
На рынке появляется все больше гибридных сканеров, объединяющих несколько вариантов подсветки, например ИК для быстрого захвата крупных объектов + синий лазер для прецизионных измерений. Это делает их универсальным решением для широкого круга промышленных и исследовательских задач.
Помощь в выборе 3D‑сканера
Позвоните +7 495 646-15-33
Написать в TelegramОставьте заявку на звонок
Приходите в наш демозал
Узнать большеЯ принимаю условия политики обработки персональных данных и даю согласие на обработку моих персональных данных для рассмотрения заявки
