Блог

3D сканирование - краткий обзор технологий


Распространение 3D сканирования как вида деятельности является весьма бурным, а рост рынка составляет порядка 15% в год. Во многом это обусловлено широким спектром решаемых задач, развитием и упрощением внешних интерфейсов аппаратного обеспечения, позволяющего осваивать и использовать 3D сканирование даже детям. Развитие персонального 3D сканирования с простыми моделями домашних 3D сканеров, в том числе «самодельных» – это уже реальность сегодняшнего дня.


В общем и целом, 3D сканирование может быть двух видов – контактное и бесконтактное. В контактном сканировании используются разные модификации щупов, которые передвигаются по поверхности объекта и фиксируют его геометрию, такие сканеры могут давать высокую точность измерений, однако, имеют существенные ограничения по размерам сканируемых объектов и могут повреждать поверхность, если она хрупкая. Соответственно, бесконтактное 3D сканирование работает с объектом без механического воздействия на поверхность.



odin.jpg  



Одним из вариантов является 3D сканер с LED-подсветкой, который использует для идентификации объекта сканирования полосы, а сами модели строятся либо на основе проекций, либо с помощью создания лазерных помех. Метод проекций использует два лазерных плоских луча, с помощью которых создаются две равноудаленные линии, такой вариант позволяет создавать 3D объекты с высокой глубиной резкости, при этом качество изображения не будет зависеть от расстояния, на котором находится объект.


Наиболее распространенным и доступным аппаратным решением является 3D сканер, работающий на основе обычного проектора, накладывающего на объект проекцию черных и белых полос, которые искажаются при движении сканера вокруг объекта и фиксируются одной или двумя камерами, а полученные точки при смещении становятся основой для будущего 3D образа объекта. Преимуществами данного варианта является простота сборки установки даже в домашних условиях с использованием фотоаппарата и проектора, быстрота сканирования и достаточно высокая точность, в том числе и по сравнению с лазерным сканированием.



da2.jpg  



Проекционные системы 3D сканирования непрерывно эволюционируют, например, во всем мире набирают популярность так называемые Shapify Booth, созданные специально для сканирования человека в полный рост. Устройство оснащено широкоформатными сканерами, вращающимися вокруг человека и снимающими его со всех сторон в высоком разрешении. Получаемая в итоге 3D модель детально воспроизводит внешний вид человека: от позы, в которой он был снят, до складок на одежде. При этом важно частью сервиса является автоматизация и скорость всего процесса от сканирования до обработки полученных данных в нужный формат для 3D печати и передачи готовой 3D модели в соответствующий сервис.



Artec_Shapify_Booth.png 



Лазерное 3D сканирование является одним из относительно новых направлений высокоточных измерений, в его основе лежит принцип измерений расстояния от источника лазерного пучка до объекта сканирования. Пучок лучей отражается от поверхности и поступает обратно в 3D сканер, на основе времени возврата сигнала определяется расстояние от излучателя до каждой точки поверхности сканирования. На основе полученных данных формируются трехмерные координаты объекта относительно излучателя сканера, так называемое «облако точек», которое с заданной точностью описывает объект и является основой для его будущей 3D модели.  


Важным преимуществом лазерного 3D сканирования является скорость, с которой производится формирование облаков точек, и для объектов со сложной геометрией такой способ измерения является часто единственно возможным. Однако, сам процесс обработки полученных данных (облаков точек) и создание 3D моделей для производственных целей является весьма трудоемким и затратным, зависит от «разрешения» при сканировании.


3D сканирование активно используется во многих областях:


В инженерном анализе сканирование дает возможность изучать физические данные объекта, моделировать различные сценарии и поведение материалов и геометрии при определенных нагрузках, уменьшая тем самым количество брака при изготовлении.


3D сканирование позволяет «копировать» созданные ручным способом изделия и производить их в промышленных масштабах из разных материалов, а в некоторых областях оно позволяет полностью отойти от производства объектов на основании чертежей и рисунков, заменяя их 3D моделями.


Важную роль технологии сканирования играют в деле реставрации и воссоздания архитектурных объектов с высокой точностью, чего нельзя было бы сделать другими способами измерений.


В медицине появилась возможность создавать протезы и элементы скелета индивидуально для каждого случая, учитывая индивидуальные особенности строения тела пациента. Кроме этого, есть возможность изготавливать макеты органов и костей для проведения исследований и планирования операций, что существенно повышает эффективность медицины.


3D сканирование широко используется в киноиндустрии и сфере компьютерных игр, в которые с высокой точностью переносятся не только отдельные объекты, но и целые города и ландшафты. По всему миру набирает популярность создания 3D фигурок людей, домашних животных, автомобилей, которые с помощью сканирования и 3D печати становятся интересной и «живой» альтернативой фотографии.  




Больше интересного

Подборка по 3D-печати №1

Примеры готовых изделий в области 3D-печати, материалы: ABS, PLA, PETG, RUBBER


Далее
Корпус сканера билетов

Проектирование и производство корпуса устройства для сканирования билетов с фирменной символикой


Далее
Создание 3D-моделей на основе 3D-сканирования

Проведение работ по трехмерному сканированию и моделированию деталей турбодетандера

Далее
Подарочный макет АЗС c подсветкой

Подарки бывают разные: партнерам и руководителям можно подарить настольный мини-макет 

Далее
Цветное 3D-сканирование робота

3D-сканирование известного в узких кругах геймеров персонажа, представляющего линейку ROG от ASUS.

Далее
Макет автозаправочной станции КНП

Изготовление макета заправочной станции в масштабе 1:65 с моделями транспорта и людей

Далее
Реплики реквизита "Звездных Войн" стали доступны фанатам

Студия Lucasfilms запускает линейку высокоточных реплик экипировки и оружия героев "Звездных Войн". 

Далее
Серия настольных сувениров с держателями

Изготовление функциональных настольных сувениров с держателями бумаги

Далее
3D-сканирование предметов искусства

Трехмерное сканирование декоративно-прикладных изделий для последующего производства

Далее
Ситалловое стекло - опыт на Picaso 3D Designer

Обзор использования, "хинты" и рекомендации по настройкам для Picaso 3D Designer


Далее
Экспресс-макет твердотопливного котла ZOTA

Произвели для будущего музея экспресс-макета твердотопливного котла ZOTA Magma 

Далее
Модель производственного участка

Создание макета производственного участка на основе построенных 3D моделей в масштабе 1:100 

Далее
Прототип коммуникационного устройства

Изготовление рабочей модели перчатки в комплект оборудования виртуальной реальности

Далее
Эксклюзивный сувенир

Изготовление эксклюзивного сувенира на основании 3D моделирования по фотографии с помощью фотополимерной печати. 

Далее
Изготовление автомобильных деталей

3D-печать автомобильных деталей на основе 3D-сканирования пластиковых оригиналов 

Далее
Экспресс-макет промышленной установки

Изготовление экспресс-макета промышленного установки с помощью 3D-печати

Далее
Производство чаши для добывающей компании

Изготовили четырехзаходную спералевидную чашу из ABS-пластика на основе 3D-модели

Далее
Новая версия 3D-печатного беспилотника от Airbus

Тринадцати футовый беспилотник, состоящий всего из 50 частей, представлен компанией Airbus.

Далее
Как изобретение 3D принтера изменило мир

С чего всё начиналось, каким стал мир с приходом аддитивных технологий, и какие возможности откроются нам в скором будущем
Далее
3D печать еды: реальность и перспективы

Дайджест на тему использования 3D печати для приготовления еды, что происходит в мире.

Далее
Набор фишек для настольной версии "Игры Престолов"

Печать большого набора из 207 фишек для настольной игры за большим столом на девять человек.

Далее
3D-cканирование коронки для экскаватора

Трехмерное сканирование сменной детали ковша экскаватора для добывающей промышленности

Далее
Изготовление деталей макета электродегидратора ЭГ-160

Большой макет для большого дипломного проекта на основе адаптации 3D-моделей клиента

Далее
Модель самолета Airbus A319

Детализированная модель самолета на основе разработки высокоточной 3D-модели в масштабе 1:72

 
Далее
Моделирование детали турбины

Создание твердотельной 3D-модели элемента турбины на основе 3D-сканирования


Далее
Модель промышленной установки

Сборка модели для наглядного представления изобретения промышленной установки из нефтегазовой отрасли.
Далее