3D сканер (по другому его еще называют 3D scanner или сканер 3Д – «три дэ») – это инновационное устройство, которое позволяет создавать точные трехмерные модели реальных объектов с высокой степенью детализации и получать информацию о поверхности, форме и цвете объекта в компьютерном/математическом/цифровом виде. Он преобразует объект в его цифровое изображение подобно тому, как простой 2D сканер преобразует изображение на листе бумаги в изображение на компьютере.
Для чего нужны 3D-сканеры
3D сканеры могут быть использованы для широкого круга задач во многих областях промышленности, науки, медицины и искусства. В частности они успешно решают задачи реверс-инжиниринга, контроля формы объектов, сохранения культурного наследия, используются в музейном деле, в медицине и дизайне. Таким образом, они необходимы во всех случаях, когда требуется зарегистрировать форму объекта с высокой точностью и за короткое время. Трехмерные сканеры позволяют упростить и улучшить ручной труд, а порой даже выполнить задачи, которые казались невозможными.
Как правило, 3D сканер представляет собой небольшое электронное устройство, ручное (весом до 2 кг) или стационарное, которое использует в качестве подсветки лазер или лампу вспышку. Существуют модели 3D сканеров, предназначенные для сканирования объектов различных типов и размеров, будь то ювелирные изделия, музейные экспонаты или лица людей. Точность получаемых моделей объектов варьируется от десятков до сотен микрометров. Возможно сканирование с передачей цвета или только формы поверхности. Эти устройства не только упрощают процесс создания трехмерных моделей, но и решают эту задачу с максимальной точностью по отношению к исходному оригиналу.
Как выбрать 3D сканер по области применения.
3D сканеры используются в различных областях и служат для получения моделей объектов со сложным профилем, увеличения скорости разработки, уменьшения сроков в производстве.
В области реверс-инжиниринга 3D сканеры позволяют снимать размеры объектов и создавать их 3D модели. На выходе3D сканера пользователь получает высокоточную цифровую модель реального физического объекта.
Эти устройства будут полезны в промышленности для бесконтактного контроля поверхностей сложной геометрической формы деталей, проектирования систем. Также они пригодятся для оценки износов оснастки и создания упаковки точно повторяющей форму изделия.
В медицине с помощью 3D сканера можно наблюдать за ходом лечения пациентов, осуществлять предоперационное планирование, создавать анатомическую обувь. Широкое применение они получили в сфере ортодонтии, где необходимо точное, качественное сканирование объектов небольшого размера.
Дизайнеры используют 3D сканеры для получения формы объекта, и её доработки. В музейном деле и археологии они пригодятся для детального сканирования, точного восстановления и реконструкции скульптур и памятников архитектуры.
Сканирование людей (получение цветной 3D модели человека) может быть использовано для киноиндустрии и анимации.
3d сканер купить может позволить себе как завод, конструкторское бюро, так и небольшая компания. На сегодняшний день 3D сканеры являются доступным инструментом. Цена 3D сканеров зависит от технологии, применяемой для сканирования.
Оптическая технология 3D сканирования
Информация определяется благодаря проецированию под параллаксным углом на объект специальной решетки. Расчет точного положения точек в пространстве 3D производится благодаря искажениям проекции решетки, которые создает геометрия объектов.
За счет триангуляции полученных точек образуется полигональная поверхность – её представление возможно во всех распространенных 3D форматах.
Благодаря этим системам обеспечено получение качественных трехмерных поверхностей в ходе видеосъемки. Технология сканирования Artec обеспечивает возможность интеграции устройств в пространственные системы, чтобы производить сканирование различных объектов.
Отличие оптического и лазерного 3D сканера
Для создания 3D сканеров могут быть использованы различные технологии, каждая из которых имеет свои ограничения, преимущества и недостатки. Сегодня основными являются оптическая и лазерная технологии.
В первом случае используется лазер II класса безопасный для зрения. Чтобы 3D сканер с лазерной подсветкой имел привязку к объекту сканирования, нередко используются специальные светоотражающие марки, закрепляющиеся рядом с объектом сканирования или непосредственно на нём в определённых точках.
Во втором случае сканирование осуществляется с помощью подсветки объекта лампой вспышкой. На объект проецируются линии, образующие уникальный узор. Информация о форме поверхности объекта содержится в искажениях формы проецируемого изображения.
Ограничения в сканируемых объектах присутствуют в каждой из этих технологий. Лазерные сканеры по большей части не применимы для сканирования подвижных объектов, так как сканирование занимает достаточно продолжительное время. Следовательно, их использование затруднительно в случае, если объектом является человек. К тому же существует необходимость нанесения специальных светоотражающих меток. Преимущество использования данной технологии состоит в высокой точности получаемой 3D модели.
Оптические 3D сканеры сталкиваются с трудностями при сканировании блестящих, зеркальных или прозрачных поверхностях. Преимуществами таких устройств является большая скорость сканирования, что устраняет проблему искажения получаемой модели при движении объекта, и отсутствие необходимости нанесения отражающих меток. Это дает возможности сканирования человеческих лиц.
Принцип работы 3D-сканера
Принцип работы 3D сканера достаточно прост, и заключается в получении и сравнении изображения от двух камер. Подобно тому, как человек способен определять расстояние до предметов при помощи двух глаз, оптический 3D сканер вычисляет расстояние до объекта, используя 2 камеры. Обычно в дополнение к камерам используется подсветка (лазер или вспышка лампы), помогающая достигать высокой точности и надежности в измерениях.
Все данные об измерениях, а так же снимки переходят в портативный компьютер, данные и поверхность сканируемой детали запоминаются, анализируются и выводятся на экран в виде трёхмерного изображения. С помощью компьютера можно управлять процессом сканирования, выбирать разрешение и необходимые области для уточнения детализации, сохранять и изменять полученные с помощью трёхмерного лазерного.