Российские 3D-сканеры — что могут и как выбрать

RangeVision — точные стационарные 3D-сканеры

Первый 3D-сканер RangeVision был представлен в 2010 году. Сейчас компания поставляет свою продукцию более чем в 20 стран, а модель RangeVision PRO стала первым российским 3D-сканером, утвержденным Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии как тип средства измерения.

Принцип работы

3D-сканеры RangeVision работают по технологии оптической триангуляции: специальная сетка проецируется на объект, а ее искажения на поверхности считываются двумя камерами, расположенными с двух сторон от проектора. В зависимости от настроек сканера проецирование может занять от 2-3 до нескольких десятков секунд.

Во время работы проектора объект и сканер должны быть неподвижны друг относительно друга, освещение не должно резко меняться. Поэтому держать в руках 3D-сканер RangeVision не получится — его нужно установить на штатив и проверить, что объект неподвижен. Сильные вибрации в помещении, плохо закрепленный объект или сканер испортят результаты измерений.

Настраиваемая зона сканирования для объектов разных размеров

Большим преимуществом 3D-сканеров RangeVision является возможность перенастроить устройство на съемку мелких, средних или крупных объектов. Зачем это нужно? Для мелких объектов мы получим небольшую зону захвата с высокой точностью и детализацией. Работая с крупными, вы сможете захватывать в одном скане больше поверхности, что увеличит скорость.

Для настройки нужно поменять положение камер и перенастроить или заменить объективы (в зависимости от модели) и провести калибровку — этот процесс занимает некоторое время и требует некоторого опыта от оператора, но в результате вы получаете 3 сканера в одном.

Возможности автоматизации

Сканирование с помощью RangeVision можно автоматизировать. Для этого используются автоматические поворотные столики. Например, при сканировании большого количества похожих по габаритам объектов они значительно ускоряют и упрощают процесс: столик сам поворачивает объект и запускает сканирование следующего ракурса, отдельные сканы автоматически совмещаются друг с другом.

При сканировании без поворотного столика совмещать отдельные сканы можно либо вручную, либо автоматически по особенностям геометрии на пересекающихся областях сканов, либо с помощью специальных меток, которые наклеиваются на объект. Это дольше и требует участия оператора.

Модели 3D-сканеров RangeVision

В линейке представлено две модели, которые работают по одной технологии, но различаются в конструкции, скорости и точности сканирования. Обе модели подходят для сканирования объектов с размерами от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Spectrum

Полупрофессиональная модель для задач реверс-инжиниринга и оцифровки объектов. Используется в образовании, музеях, студиях дизайна, тюнинг-ателье и на производствах. Небольшое и легкое устройство, проще в транспортировке, чем модель PRO. Позволяет достигать точности до 0,04 мм и детализации до 0,06 мм.

Подробнее о RangeVision Spectrum >>

PRO

Профессиональная модель, предназначенная для задач метрологического контроля, высокоточного реверс-инжиниринга, сканирования мелких объектов, для которых важна максимальная детализация. RangeVision PRO позволяет достигать точности до 0,018 мм и детализации до 0,04 мм. Является зарегистрированным средством измерения Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Подробнее о RangeVision PRO >>

Преимущества 3D-сканеров RangeVision

• Высокие точность и детализация
• Возможность получения цветной текстуры
• Возможность автоматизации с помощью поворотного столика
• Модульная конструкция: можно сканировать мелкие и крупные объект на один сканер

Недостатки 3D-сканеров RangeVision

• Необходимо избегать вибраций
• После транспортировки требуется настройка и калибровка
• Перемещение сканера вокруг крупного объекта и установка в оптимальные ракурсы требует постоянной регулировки штатива

Calibry — мобильные цветные 3D-сканеры

Сканеры Calibry выпускаются российской компанией Thor3D, которая заявила о себе в 2015 году выпуском первого в мире полностью беспроводного сканера. Отличительной чертой 3D-сканеров серии Calibry является наличие экрана непосредственно на сканере, что делает процесс сканирования значительно более удобным и наглядным.

Принцип работы

Для получения информации о форме объекта 3D-сканеры Calibry, так же как и сканеры RangeVision, проецируют на объект специальную картинку и фиксируют камерой ее искажение. В отличие от стационарных сканеров проецируется только одна картинка, а не их последовательность. Это происходит очень быстро, поэтому сканеру не страшны вибрации. Вы можете просто держать сканер в руке и перемещать его вдоль объекта, снимая необходимые области. Но у такого способа есть и обратная сторона: детализация каждого отдельного кадра невысокая, а качественная поверхность модели получается путем обработки большого количества кадров.

Скорость съемки — до 35 кадров в секунду. Поэтому сканирование Calibry происходит достаточно быстро и включает обычно от нескольких сотен до нескольких тысяч кадров. Для совмещения кадров между собой используется на выбор совмещение кадров по геометрии (форме) объекта, по текстуре (информации о цвете) или по специальным меткам, которые можно нанести на объект.

Процесс сканирования

Ручные оптические сканеры предлагают самый интуитивно понятный и простой способ 3D-сканирования. Нет необходимости клеить метки и фиксировать устройство на штативе. Но для получения качественных результатов все-таки необходим навык и понимание технологии работы сканера, чтобы не исправлять недочеты на этапе сборки данных в единую модель.

В процессе работы с Calibry важно держать во внимании следующие факторы:

• расстояние от сканера до объекта — если сканер слишком близко или слишком далеко, то объект не будет измеряться;
• заполнение объектом кадра — если в кадр попадает только край объекта и занимает небольшую часть кадра, то могут быть сложности с совмещением.

Все эти нюансы важны и для стационарных сканеров, но там их нужно проверить только один раз перед запуском сканирования. При работе с ручными сканерами вам нужно следить за соблюдением требований в режиме реального времени. Также важно учитывать, что если сканировать медленно, задерживать сканер на одном месте или по многу раз возвращаться на одно и то же место, то сканер соберет слишком много данных, которые потом будет сложно обработать.

Эти навыки формируются у оператора вместе с опытом использования и становятся естественными и понятными, но в начале могут вызывать небольшие трудности, причем чаще не на этапе сканирования, а на этапе обработки полученных данных.

Обработка данных сканирования

При сканировании собираются сотни, чаще тысячи, иногда десятки тысяч отдельных сканов, которые нужно точно совместить друг с другом. Эта задача может потребовать больших вычислительных мощностей, времени на обработку, а иногда — ручной корректировки. Однако основная часть операций по обработке данных не требует активного участия человека — вам просто необходимо дождаться завершения просчета в программном обеспечении.

Модели 3D-сканеров Calibry

В линейке представлено две модели: Calibry и Calibry mini. Их основное отличие - размер объектов, для сканирования которых они предназначены.

Выбрать 3D-сканер Calibry >>

Основные области применения сканеров Calibry:

• реверс-инжиниринг
• образование
• сканирование людей
• медицина
• музеи

Преимущества:

• быстрый старт сканирования без необходимости подготовки объекта и сканера
• быстрый процесс сканирования
• мобильность
• возможность сканирования людей
• модели с цветной текстурой
• не зависит от вибраций
• удобство сканирования за счет экрана на сканере

Недостатки:

• для оптимальных результатов и более простой обработки требуется наработать навык сканирования
• продолжительная обработка результатов сканирования
• детализация и точность ниже, чем на стационарных сканерах

Scanform — ручные лазерные сканеры для инженерных задач

Scanform — самая молодая компания на российском рынке 3D-сканеров. Они поставили очень амбициозную задачу — сделать доступный ручной лазерный сканер — и успешно справились с ней. В этом можно убедиться, посмотрев на большое количество отзывов, опубликованных в соцсетях самыми разными компаниями по всей России.

Принцип работы

В отличие от оптических 3D-сканеров, использующих проектор, лазерные сканеры оцифровывают поверхность с помощью линий. При перемещении сканера лазерные линии перемещаются по объекту и как бы прорисовывают поверхность, словно кисть. Скорость, с которой нужно вести сканер при сканировании, зависит от нужной вам детализации: если требуется получить более точную модель, то сканировать нужно медленнее, если поверхность простая и без мелких деталей — то можно сканировать ее быстро с невысоким разрешением. Лазерные 3D-сканеры традиционно лучше оптических других справляются со сложными для сканирования поверхностями: черными или глянцевыми.

Обязательное использование маркеров

3D-сканеры Scanform могут определять свое положение относительно объекта только при помощи специальных световозвращающих маркеров, которые нужно предварительно наклеить на объект. Для больших объектов, например автомобиля, это может занять продолжительное время. При сканировании мелких деталей маркеры можно клеить на поверхность вокруг них. Это занимает время на подготовку, но маркеры обеспечивают главные преимущества сканеров Scanform : высокую точность, надежное отслеживание положения относительно объекта и простой процесс сканирования.

Scanform L5

Сейчас у компании есть только одна модель — Scanform L5, но она может справиться с большим спектром задач. Производитель рекомендует использовать сканер для объектов в диапазоне от 10 см до 4 м. Точность достигает 0,06 мм, а детализация 0,25 мм. Наиболее популярны сканеры Scanform в автотюнинге, также используются для широкого спектра инженерных задач, включая реверс-инжиниринг и контроль точности изготовления. Если вам не требуется цветная текстура модели, то можно использовать его и для художественных задач: скульптуры, архитектурные элементы, рельефы.