3D-сканеры для ювелирных изделий: полное руководство и подбор продукции

3D-сканеры для ювелирных изделий способны сканировать небольшие, сложные объекты, такие как кольца, броши, ожерелья, драгоценные камни и многое другое. Они позволяют ювелирам экономить время и получать детализированные сетки для ремонта, репликации и других задач, связанных с ювелирными изделиями.

Содержание:

• Что такое 3D-сканирование ювелирных изделий?
• Как работает 3D-сканирование ювелирных изделий
  • Типичный рабочий процесс 3D-сканирования ювелирных изделий
• Обзор лучших 3D-сканеров для ювелирных изделий в 2024 году
  • 3D-сканер Shining 3D AutoScan Sparkle
  • 3D-сканер RangeVision Quant
  • 3D-сканер RangeVision PRO II
• 3D-программное обеспечение для ювелирных изделий
• Ключевые понятия для 3D-сканеров ювелирных изделий
• Применение 3D-сканирования ювелирных изделий
  • Пример применения - превращение природы в ювелирные изделия с помощью 3D-сканирования
    • Ювелирное дело с EinScan Pro 2x
    • О компании Schnider & Hammer AG
    • Выбор 3D-сканера
    • Использование EinScan Pro 2X
    • Резюме
• Уникальные преимущества 3D-сканирования ювелирных изделий
• Текущие ограничения 3D-сканирования ювелирных изделий
• Часто задаваемые вопросы

Что такое 3D-сканирование ювелирных изделий?

3D-сканирование — это процесс цифрового анализа объекта для получения 3D-информации о его форме. Одним из популярных применений технологии является 3D-сканирование ювелирных изделий. Это процесс 3D-оцифровки ювелирных изделий, драгоценных металлов и камней с целью создания цифровой копии оригинального объекта. Цифровая копия может использоваться для многих целей, таких как ремонт или копирование ценной вещи.

3D-сканеры были приняты как вспомогательный инструмент традиционными ювелирами, но технология также позволила новичкам войти в эту сферу, многие из которых комбинируют 3D-сканирование с 3D-печатью ювелирных изделий.

Это руководство рассматривает некоторыt 3D сканеры  для ювелирных изделий на рынке, а также обсуждает различные применения и преимущества 3D-сканирования ювелирных изделий.

Как работает 3D-сканирование ювелирных изделий

Большинство 3D-сканеров для ювелирных изделий — это настольные машины с закрытой или с постоянной областью сканирования, предлагающие идеальные условия освещения. Почти всегда настольные 3D-сканеры для ювелирных изделий оснащены автоматическим поворотным столом, на который помещается ювелирное изделие для сканирования.

Базовые поворотные столы вращаются на 360°, в то время как более продвинутые системы с несколькими осями могут наклоняться из стороны в сторону с несколькими степенями свободы. Таким образом, требуется минимальное ручное вмешательство, и ювелиры могут сканировать свои объекты нажатием одной кнопки.

С точки зрения технологии, большинство 3D-сканеров для ювелирных изделий используют методы 3D-сканирования структурированным светом. 3D-сканеры со структурированным светом оснащены устройством, излучающим свет (часто синим светодиодом), которое проецирует серию узоров на поверхность ювелирного изделия. Эти узоры деформируются в соответствии с поверхностью и контурами объекта.

Тем временем камера фиксирует эти деформированные узоры, которые затем обрабатываются программным обеспечением сканера для определения точной геометрии ювелирного изделия. Результатом является полигональная, которую можно модифицировать, повторно использовать, нарезать для 3D-печати и т.д.

Типичный рабочий процесс 3D-сканирования ювелирных изделий

Проще говоря, ювелирное изделие сканируется с помощью технологии структурированного синего света. Затем программное обеспечение сканера создает 3D-модель, которую можно экспортировать в специализированные CAD-программы для ювелиров.

Типичный рабочий процесс выглядит следующим образом:

1. Подготовка ювелирного изделия: Необработанные ювелирные изделия трудно сканировать, поскольку оптическое оборудование 3D-сканера не может обрабатывать блестящие или отражающие поверхности. Узоры структурированного света искажаются, если отражаются от металлического объекта. Эту проблему можно решить, распыляя на ювелирное изделие временное или смываемое матовое покрытие (спрей для 3D-сканирования).

2. Расположение ювелирного изделия: Большинство 3D-сканеров для ювелирных изделий используют автоматический поворотный стол, позволяющий сканеру видеть ювелирное изделие с как можно большего количества углов. Самая детализированная сторона изделия должна быть направлена вверх, где нет физического контакта с поворотным столом. В большинстве случаев пользователю придется перевернуть изделие, чтобы сканер смог захватить ранее скрытые поверхности.

3. Начало 3D-сканирования: 3D-сканеры для ювелирных изделий поставляются с программным обеспечением для 3D-сканирования, на котором пользователь может запускать сканирование, управлять автоматическим поворотным столом и настраивать параметры сканирования (например, разрешение). Многие из них позволяют запускать сканирование одним нажатием кнопки, и благодаря автоматическим поворотным столам практически не требуется ручного вмешательства.

4. Обработка 3D-моделью с помощью CAD-программного обеспечения: После завершения сканирования ювелирного изделия программное обеспечение сканера создает полигональную модель изделия (например, в формате STL). 3D-модели ювелирных изделий затем обычно экспортируются в CAD-программное обеспечение, где ювелир может редактировать или обрабатывать изделие, делиться им в интернете или просто хранить его в цифровом виде для дальнейшего использования.
   https://skfb.ly/6SpnZ 

5. 3D-печать модели: 3D-модели, полученные с помощью 3D-сканирования ювелирных изделий, можно напечатать на 3D-принтере с помощью технологии стереолитографии (SLA). Принтеры SLA совместимы с выжигаемыми смолами, которые служат альтернативой воску в процессе литья по выжигаемым моделям.

Ювелир может напечатать ювелирное изделие из выжигаемой смолы, затем создать форму: закрепить модель или блок моделей на литниковом канале, погрузить их в огнеупорный раствор, а затем покрыть керамическим огнеупорным песком. Напечатанная модель выжигается, оставляя полость в форме, соответствующую оригинальному ювелирному изделию.

Наконец, ювелир может залить расплавленный металл — золото, серебро или бронзу — в форму, чтобы создать новое ювелирное изделие. В некоторых случаях можно пропустить процесс литья и напечатать ювелирное изделие непосредственно с помощью металлического 3D-принтера.

Обзор лучших 3D-сканеров для ювелирных изделий в 2024 году

Здесь мы предоставляем более подробный обзор каждого 3D-сканера для ювелирных изделий из нашего списка.

3D-сканер Shining 3D AutoScan Sparkle

Shining 3D AutoScan Sparkle — это высококачественный 3D-сканер, идеально подходящий для использования в промышленности, контроле качества и реверс-инжиниринге. Его высокая точность, автоматизация и мощное программное обеспечение делают его отличным выбором для профессионалов, стремящихся к повышению точности и эффективности производственных процессов.

Особенности:

• Метрологическая точность: Использование передовой технологии 3D-сканирования с синим светом обеспечивает точность сканирования до 10 мкм, что необходимо для высокоточных измерений.

• Автоматическое сканирование: Полностью автоматическое настольное устройство с возможностью сканирования по 3 осям, что позволяет легко и быстро получать 3D-сканы.

• Подробное сканирование: Обеспечивает точное сканирование мелких и сложных объектов с помощью двух камер по 5 мегапикселей.

• Мощное ПО: Программное обеспечение Ultrascan, специально разработанное для промышленных приложений, с удобным интерфейсом и легкостью в использовании, позволяет экспортировать 3D-данные в системы CAD/CAM, такие как Geomagic Control X, Design X, Zbrush, Polyworks и др.

• Применение: Подходит для бесконтактного измерения, контроля качества, реверс-инжиниринга и разработки продукции.

3D-сканер RangeVision Quant

RangeVision Quant — это высококачественный 3D-сканер, предназначенный для точного и детализированного сканирования небольших объектов. Он идеально подходит для использования в стоматологии, метрологии и реверс-инжиниринге. Благодаря высокой точности, автоматизации и простоте использования, этот сканер является отличным выбором для профессионалов, стремящихся к улучшению качества и эффективности своих рабочих процессов.

Читайте также: Обзор 3D-сканера RangeVision Quant

Особенности:

• Высокая точность: Точность до 30 мкм делает этот сканер идеальным для задач, требующих высокой детализации, таких как контроль качества и реверс-инжиниринг.

• Полная автоматизация: Сканер оснащен автоматической поворотной платформой, что позволяет сканировать объект со всех сторон без вмешательства оператора.

• Простота использования: Интуитивно понятное программное обеспечение ScanCenter NG, которое позволяет легко настроить процесс сканирования и обработки данных даже для новичков.

• Универсальность применения: Подходит для использования в стоматологии, метрологии, разработке и реверс-инжиниринге.

3D-сканер RangeVision PRO II

RangeVision PRO II — это высокоточный и надежный 3D-сканер, который идеально подходит для использования в промышленности, научных исследованиях и контроле качества. Благодаря своей высокой производительности и универсальности, он является отличным выбором для профессионалов, стремящихся к повышению точности и эффективности производственных процессов.

Читайте также: Обзор метрологического 3D-сканера RangeVision Pro II

Особенности:

• Высокая точность и детализация: Обеспечивает точность до 0.02 мм, что делает его идеальным для задач, требующих высокой точности, таких как контроль качества и реверс-инжиниринг.

• Гибкость в применении: Сканер способен работать с объектами различных размеров и сложности благодаря нескольким режимам сканирования и возможности использования маркеров для повышения точности.

• Удобство использования: Программное обеспечение RangeVision ScanCenter позволяет легко управлять процессом сканирования и обрабатывать полученные данные.

• Метрологическая сертификация: Внесен в Государственный реестр средств измерений, что подтверждает его точность и надежность.

3D-программное обеспечение для ювелирных изделий

После получения 3D-модели с помощью 3D-сканирования ювелирам может понадобиться преобразовать файл сетки в новый формат CAD. Это связано с тем, что форматы сеток, такие как STL, интерпретируют 3D-модели как набор полигонов, в то время как реальные ювелирные изделия обычно содержат гладкие, изогнутые поверхности, а не множество маленьких треугольников. Геометрии CAD, такие как поверхности NURBS, лучше представляют эти кривые и проще редактируются.

Процесс преобразования сеток в поверхности NURBS также называют ретопологией, к общим инструментам для этой практики относятся Geomagic Design X от 3D Systems и плагин Mesh2Surface для Rhino. После преобразования скана ювелир может редактировать и перерабатывать модель.

Общие платформы CAD, используемые для дизайна ювелирных изделий, включают 3Design, Rhino и Matrix, а также существуют несколько специализированных программ для ювелирных изделий, таких как MatrixGold от Stuller и JewelCAD от Gesswein, предлагающие функции автоматической установки камней.

Ключевые понятия для 3D-сканеров ювелирных изделий

Есть несколько понятий, которые следует учитывать перед покупкой 3D-сканера для метрологии. Знание важных характеристик технологии 3D-сканирования облегчает выбор подходящего 3D-сканера для ювелирных изделий.

Вот термины, с которыми вы часто будете сталкиваться:

• Объем сканирования или поле зрения: Объем сканирования 3D-сканера — это область, в которой он может обнаружить сканируемый объект. Чем больше объем, также называемый полем зрения, тем больше объекты, которые он может сканировать. Большинство 3D-сканеров для ювелирных изделий имеют небольшой объем сканирования.

• Разрешение сканирования: Измеряется в миллиметрах или микронах и представляет собой наименьшее возможное расстояние между двумя точками сканирования. Чем меньше число, тем выше разрешение и большая детализация готовой 3D-модели. Существует два разных вида разрешения: разрешение измерения и разрешение сетки. Разрешение сетки — наиболее важное, поскольку оно будет разрешением вашей конечной 3D-модели.

• Разрешение камеры: Разрешение сканирования непосредственно зависит от разрешения камеры сканера, так как именно камера захватывает деформацию светового паттерна. Разрешение камеры измеряется в мегапикселях, и большее количество мегапикселей означает более высокое разрешение. 3D-сканеры часто имеют двойные камеры.

• Точность: Точность — это степень соответствия размеров цифрового скана физическому объекту. Измеряется в миллиметрах или микронах, и чем меньше число, тем лучше точность.

• Скорость: В 3D-сканировании скорость — это время, необходимое для сканирования объекта. Она может измеряться в секундах за сканирование или в измерениях за секунду (количество захваченных 3D-точек за одну секунду).

• Степени свободы/движения: Количество степеней свободы 3D-сканера — это количество направлений, в которых может двигаться его стол сканирования, вращаясь и наклоняясь из стороны в сторону. Большее количество степеней свободы позволяет сканеру автоматически захватывать объект с большего количества углов, что приводит к более точному и полному сканированию. Это также позволяет профессионалам экономить время, требуя меньше ручного вмешательства.

• Цена: Цены на 3D-сканеры для ювелирных изделий начинаются от около 8000 долларов и могут превышать 30000 долларов за самые продвинутые системы. Разрешение, точность, количество осей движения и другие факторы влияют на цену сканера.

Также важно учитывать, что программное обеспечение для 3D-сканирования всегда требует мощных ноутбуков по таким параметрам как: оперативная память, графическая карта и т.д. Если у вас нет хорошо оснащенного компьютера, возможно, вам придется выделить несколько тысяч долларов на новый ПК.

Применение 3D-сканирования ювелирных изделий

Ювелиры используют 3D-сканеры по многим причинам. Вот некоторые из наиболее распространенных применений 3D-сканирования ювелирных изделий:

• Воспроизведение фамильных реликвий: С помощью 3D-сканера можно создать 3D-модель ценной ювелирной вещи, которая затем может быть использована для создания реплики с использованием технологий 3D-печати и литья.

• Создание подходящих обручальных колец: Многие клиенты требуют обручальные кольца, которые соответствуют масштабу их помолвочных колец. С помощью 3D-сканирования помолвочного кольца можно легко создать подходящее обручальное кольцо, используя цифровую модель.

• Оправа для камней: Ювелирам часто необходимо создавать новые кольца и оправы для существующих драгоценных камней. С помощью 3D-сканирования драгоценного камня ювелир может использовать 3D-модель для создания оправы, которая идеально подходит для камня.

• Контроль качества: Даже ювелиры, приверженные традиционным методам, могут найти 3D-сканирование полезным инструментом для контроля качества. Сканируя готовые изделия, ювелир может точно измерить общие размеры и детализированные особенности (так называемая метрология).

• Обратное проектирование и ремонт: 3D-сканирование ювелирных изделий позволяет ювелирам брать существующие изделия и строить на основе цифровой модели различными способами. Они могут использовать 3D-модель для создания новой детали с модификациями или для ремонта поврежденного изделия.

Пример применения - превращение природы в ювелирные изделия с помощью 3D-сканирования

Ювелирное дело с EinScan Pro 2x

При упоминании 3D-сканирования многие сразу представляют его промышленное применение, высокоточное метрологическое оборудование и обратное проектирование механических деталей. Изначально 3D-сканирование использовалось именно так, но с течением времени технологии шагнули далеко вперед.

Современные 3D-сканеры, такие как линейка EinScan Pro 2X, нашли множество новых применений, от небольших домашних проектов до высокоуровневого обратного проектирования. EinScan Pro 2X снизил порог входа для новых пользователей в мир 3D-сканирования и дизайна, что привело к росту творческих применений этих технологий.

Отрасли, которые ранее не могли использовать 3D-сканирование из-за высокой стоимости, теперь активно внедряют современные методы благодаря доступным сканерам. Schnider & Hammer AG – одна из таких компаний, делящихся своим интересным проектом, выполненным с помощью EinScan Pro 2X.

О компании Schnider & Hammer AG

Основанная в 1993 году, компания Schnider & Hammer более 25 лет специализируется на традиционном ювелирном деле, но всегда стремилась расширить границы своего ремесла.

С самого начала они использовали 3D-дизайн и технологии быстрого производства для создания качественной продукции. Их коллекция Weissenstein демонстрирует выразительность их изделий, но жажда творчества заставила компанию искать новые методы. Одной из их мечт было создание ювелирных изделий, имитирующих природу.

Поверхности деревьев, камней и других природных объектов могли бы стать уникальными элементами, но воспроизвести эти формы вручную было слишком сложно.

Выбор 3D-сканера

После долгих размышлений Schnider & Hammer решили приобрести 3D-сканер. Они были заинтересованы в технологии и знали, что 3D-сканер поможет им преодолеть дизайнерские трудности. На рынке было много 3D-сканеров, но им нужен был именно такой, который соответствовал бы их требованиям. EinScan Pro 2X оказался идеальным выбором: профессиональный 3D-сканер с привлекательной ценой и удобным интерфейсом, позволяющим использовать его в различных приложениях.

Использование EinScan Pro 2X

Главной проблемой использования EinScan было то, что модели для сканирования находились на открытом воздухе. Все 3D-сканеры используют свет, и сканирование на улице является сложной задачей. Также требовался внешний источник питания. Совместимость EinScan с беспроводной батареей позволила использовать его на улице с ноутбуком, если было достаточно тени. Листва деревьев обеспечивала необходимую тень для сканирования.

Сканер быстро собирает данные, и через несколько минут файл можно экспортировать в нужное программное обеспечение для 3D-моделирования. Финальная модель скана богата деталями, фиксирует даже мельчайшие выступы коры дерева. Такой уровень детализации создается только природой и именно это хотят включить Schnider & Hammer в свои коллекции.

Отсканированный объект сохраняет все свои характеристики и может быть скорректирован в программе для дизайна. Многое из того, что воссоздается из природы, теряет свою искру, но 3D-сканирование позволяет без разрушени воспроизвести и оцифровать окружающий мир. 

Многофункциональный 3D-сканер, такой как EinScan Pro 2X, выводит это на новый уровень удобства и доступности.

Резюме

Линейка EinScan Pro 2X снизила порог входа для новых пользователей в мир 3D-сканирования и дизайна, что привело к росту творческих применений этих технологий. Традиционные ручные производства быстро осваивают 3D-сканирование и расширяют свои рабочие процессы. Цифровизация мира с помощью 3D-сканирования никогда не была так доступна, как с линейкой сканеров EinScan Pro 2X.

Уникальные преимущества 3D-сканирования ювелирных изделий

3D-сканирование ювелирных изделий имеет преимущества как для ювелиров, так и для клиентов по сравнению с традиционными методами создания, ремонта и продажи ювелирных изделий.

• Скорость: Скорость, которую обеспечивает 3D-сканирование, жизненно важна для ювелиров, которые в противном случае потратили бы много часов на ручное проектирование изделия с аналогичным уровнем детализации.

• Точность: Если сканер правильно откалиброван, он может достичь высокого уровня точности. Это особенно важно, например, для индивидуальных колец, предназначенных для заказчика, или для оправ, идеально подходящих для драгоценных камней.

• Постоянная запись: 3D-сканирование создает постоянную цифровую запись ювелирного изделия, к которой можно обратиться в любой момент в будущем.

• Эффективность: Сканирование эффективно, потому что его нужно проводить только один раз, даже если тысячи дубликатов будут сделаны с помощью полученного цифрового файла.

• 3D-печать: 3D-сканеры могут экспортировать файлы в формат, пригодный для 3D-печати, такой как STL. Ювелиры могут использовать 3D-печатную восковую модель для создания функциональной металлической отливки.

Текущие ограничения 3D-сканирования ювелирных изделий

3D-сканирование ювелирных изделий все еще является новым и развивающимся процессом, и есть несколько областей, где оно могло бы — и будет — улучшаться.

• Постобработка: Даже высококачественные 3D-сканеры создают частично неполные модели, и почти всегда требуется доработка полученной модели (заполнение отверстий, сглаживание и т.д.).

• Отражающие поверхности: Блестящие поверхности металлических объектов отражают светодиодные проекции и лазеры, что затрудняет получение данных сканером. Применение матового спрея, который является наиболее распространенным решением этой проблемы, не всегда возможно с деликатными или хрупкими изделиями.

• Распознавание материалов: Сканер пока не может различать металл и драгоценный камень. Это означает, например, что обрабатываемое кольцо с бриллиантом рассматривается как одна цельная форма, а не как один объект (бриллиант) внутри другого (кольцо).

• Форматы: Экспортируемые файлы, такие как OBJ и STL, могут вызывать проблемы совместимости, поскольку они не так легко редактируются, как файлы CAD.

• Преобразование: Преобразование сетки или облака точек в 3D-модель гораздо сложнее, чем преобразование в обратном направлении.