Обзор-сравнение 3D-сканеров: RangeVision PRO5M, Shining 3D PRO HD, Calibry, KSCAN20, Shining 3D HX
Мы провели ряд тестов пяти популярных моделей 3D-сканеров, чтобы сравнить их возможности и характеристики и показать — что в них отличается, какие из них для какого применения лучше подойдут и к чему лучше приспособлены.
Содержание
Введение
Мы провели сравнение качества сканирования различными 3D-сканерами, как образцы взяли несколько объектов промышленного и художественного назначения.
В сравнении участвуют сканеры разных ценовых категорий и с разными принципами сканирования, это стационарные, мобильные и комбинированные устройства, как с лазерным излучателем, так и с структурированным подсветом.
Сканирование
Для проведения исследования было выбрано 5 объектов разной формы, сложности и назначения, которые смогут раскрыть возможности 3D-сканеров.
Рассмотрим каждый сканер подробнее, его преимущества и недостатки, ниже.
RangeVision PRO
RangeVision PRO5M является единственным стационарным сканером из тех, что мы рассматриваем в этом обзоре. Данное устройство имеет 3 зоны сканирования, а значит способно охватывать большой спектр изделий и производить сканирование в полуавтоматическом режиме на поворотном столе. Так, в 3 зоне производилось сканирование объекта “Кольцо”, во 2 зоне — объекты “Втулка”, “Вал”, “Ангел”, в 1 зоне — “Диск”.
Практика показала, что сканирование подобных объектов проходит практически без нареканий и особых проблем, а это свидетельствует о качественном результате работы.
К недостаткам можно отнести необходимость матирования черных и блестящих поверхностей, а также сложность сканирования изделий с габаритами более 1м.
Shining 3D Einscan Pro HD
Shining PRO HD является портативным 3D сканером с большим набором возможностей, а также с аксессуарами, которые достаточно сильно расширяют спектр возможностей данного устройства. Основное достоинство данного сканера — гибкость настройки в процессе работы. Что это значит? При использовании в классическом режиме устройство показывает высокую скорость сканирования и практически не “теряется”. При использовании Industrial pack процесс сканирования превращается в полуавтоматический, но в таком режиме изделия с габаритами более 300 мм сканировать не получится — они не помещаются в зону сканирования.
Исходя из вышеперечисленных возможностей устройства, в данной работе сканирование производилось в двух режимах, ручное сканирование — объекты “Диск” и “Вал”, с использованием Industrial pack — объекты “Кольцо”, “Втулка” и “Ангел”.
Основные достоинства Shining PRO HD: скорость сканирования — 3 000 000 точек/сек, (такая скорость обусловлена технологией сканирования, включающей структурированный подсвет и достаточно большое поле сканирования) и многофункциональность устройства.
К недостаткам можно отнести точность сканирования, по по сравнению с конкурентами (40мкм +- 0,3мм/*м), и необходимость матирования изделий, так как сканер с явной сложностью захватывает черные и блестящие поверхности, а значит необходимо матирование.
На фотографии ниже представлен пример использования Industrial pack в работе.
Thor Calibry
Calibry — это ручной проводной 3D-сканер, главные свойства которого — компактность и высокая скорость — 3 000 000 точек/сек. Такая скорость обусловлена технологией сканирования, как и у экземпляра выше, она основана на структурированном подсвете. Удобство управления обеспечивается сенсорным дисплеем, он облегчает управление сканером и сканирование. При сканировании захватывается цвет, то есть в устройство встроена текстурная камера. Сканер предназначен для сканирования объектов габаритами от 500 мм, например — для сохранения информации об объектах культурного наследия и для обучения. В данном устройстве реализовано 3 технологии позиционирования — по геометрии, по текстуре и по маркерам, что обеспечивает захват геометрии практически в любой ситуации.
В нашем случае, объектом с подобными габаритами является “Диск”. Качество сканирования можно оценить далее.
Shining 3D Einscan HX
3D сканер Einscan HX — это свежая модель 2020 года из линейки гибридных сканеров Shining 3D. Этот сканер работает с двумя разными источниками света: с синей LED-подсветкой и синим лазером. Такая комбинация делает сканер универсальным средством измерения и оцифровки.
В процессе работы сканер показал себя с лучшей стороны, что подтверждают результаты измерений, за исключением небольших объектов (объект “Кольцо”). Сканирование в данной работе проводилось в режиме “Синего лазера”, с использованием меток и матирующего спрея.
Основной недостаток — это скорость сбора данных. В данной модели этот параметр составляет 480 000 точек/сек., это нижний порог комфортного сканирования. В связи с этим возникают “пустые” места в модели, не хватает данных для корректного построения. При этом, есть возможность автоматического заполнения отверстий, но это не всегда помогает пользователю, а иногда создает много лишней геометрии. Рекомендация — обращать более пристальное внимание в процессе сканирования на скорость перемещения сканера.
Scantech KSCAN20
Scantech KSCAN20 — лазерный 3D сканер, предназначенный для реверс-инжиниринга и контроля геометрии. Он обладает лучшими техническими характеристиками, из представленных в сравнении: точность, разрешение и функционал устройства превосходят таковые у других приведенных в этой статье аппаратов. Именно по этой причине Scantech KSCAN20 выбран для сравнения в качестве эталонного устройства.
Ручной сканер Scantech KSCAN20 является отличным устройством по соотношению цена-качество, обладает большим набором функций и встроенной фотограмметрией, чего нет у конкурентов. Сканер способен производить работы с объектами от 5 см до нескольких метров. В зависимости от выбранного режима, точность варьируется: режим R: 0.020 мм + 0.035 мм/м; режим B: 0.010 мм + 0.035 мм/м, что подразумевает возможность применения в широком спектре задач.
Стоит сказать и о недостатках. В отличие от остальных устройств в нашем обзоре, сканер не способен захватывать текстуру предметов, но лучше остальных “берет” черные и блестящие поверхности, что позволяет отказаться от матирования. Также стоит отметить, что устройство позиционирует объект в пространстве только по маркерам.
В процессе работы сканер показал хорошую скорость сбора данных, а именно — 650 000 измерений/с, скорость обусловлена технологией сканирования с лазерными линиями и достаточно большим полем сканирования. Высока и стабильность захвата, что значительно упрощает процесс сканирования. А с помощью режима “одной красной линии” сканер позволяет считывать данные из самых глубоких отверстий и впадин.
Сравнение и выводы инженера
Отталкиваясь от технических характеристик устройств, в качестве эталона был выбран 3D сканер Scantech KSCAN20, как отличающийся очень высокой точностью и детализацией.
Образец: Scantech KSCAN20
3D-сканер Scantech KSCAN20 — один из лидеров рынка в своем ценовом сегменте. Обладает большим набором функций, высокой точностью и встроенной фотограмметрией, что частично решает вопрос объемной точности при сканировании крупногабаритных изделий, — объемная точность его сканов, сделанных с использованием фотограмметрии, составляет 0.02 мм/м. Высокая детализация и режим синих лазеров позволяет сканировать объекты размером от нескольких сантиметров. Устройство подходит для контроля геометрии и реверс-инжиниринга, а также для сканирования объектов культурного наследия.
По цветовой палитре можно судить о качестве сканирования, цвета соответствуют допускам: если цвет достигает красного, то отклонение составляет больше 1 мм, зелёное — не более 0,1 мм, желтое — отклонение около 0,1 - 0,3 мм, голубое — от -0,1 до -0,3 мм.
1. RangeVision PRO5M
В процессе сравнения устройство показало себя с лучшей стороны и выполнило все поставленные задачи с высокой точностью и минимальными отклонениями от эталонного значения. Сканер хорошо подходит для сканирования как небольших объектов (“Кольцо”) так и средних (“Диск”). Сканирование крупногабаритных объектов от 1000 мм не рекомендуется, так как сканер стационарный — возникают проблемы с его размещением и калибровкой после каждого перемещения, которая может занимать около 20 минут на каждую переустановку.
2. Shining 3D PRO HD
Этот сканер является одним из лучших в своем ценовом диапазоне, он справился со всеми поставленными перед ним задачами. После анализа данных сканирования, он подтвердил свою точность и высокую детализацию на небольших объектах, чуть хуже проявил себя на изделиях среднего размера. Можно сказать, что сканер подходит для реверс-инжиниринга и контроля геометрии на изделиях габаритами до 500 мм, крупногабаритные изделия также можно сканировать, но на них точность может подойти не всем. Большой плюс в копилку данного устройства — его модульная конструкция, то есть возможность подключения текстурной камеры “Color pack” и поворотного стола со штативом комплекта “Industrial pack Shining 3D”.
3. Thor Calibry
Устройство подходит исключительно для сканирования художественных изделий, или для передачи общей формы объекта. Сканер очень хорошо покажет себя в образовании и демонстрации технологии 3D-сканирования, а также для реверс-инжиниринга средних и больших объектов, при условии отсутствия требований метрологической точности. В сравнении с эталонными, характеристики сканов этого сканера уступают в точности и детализации.
4. Shining 3D HX
В процессе работы сканер порадовал своим функционалом и набором возможностей, таких как лазерное сканирование, структурированный подсвет, наличее встроенной текстурной камеры, показал достойные точностные характеристики и разрешение. Устройство подходит для сканирования и контроля геометрии объектов от 200 мм, давая приемлемую детализацию. Точность сканирования больших объектов упирается в технические характеристики, а именно — в объемную точность, которая составляет 0,06 мм/м. Подходит для контроля геометрии и реверс-инжиниринга, а также для сканирования художественных объектов и объектов культурного наследия с передачей цвета, например — при использовании в музейном деле.
Заключение
Итак, наиболее близкие к эталону значения показывает 3D сканер RangeVision PRO5M. Это единственный стационарный сканер в этом сравнении, он наиболее близок по техническим характеристикам к эталону. Модели получаются с хорошей детализацией, особенно модели небольших объектов. При работе с этим устройством процесс полуавтоматизирован, что позволяет пользователю комфортно и быстро работать.
На втором месте сразу два устройства, это Shining 3D PRO HD и Shining 3D HX. Оба сканера показали себя хорошо, они с достаточной детализацией могут делать сканы больших объектов, но объект “Кольцо” лучше получился у модели PRO HD с использованием Industrial pack — её использование добавляет к стоимости оборудования, но увеличивает возможности сканера. Shining 3D HX можно считать многопрофильным устройством — он имеет на борту и систему лазерного подсвета, и структурированный подсвет, и текстурную камеру, что увеличивает его возможности.
В общем и целом, все рассмотренные образцы показали достаточно высокие результаты, но каждый из них будет более продуктивен в своей области применения, о чем мы написали выше. Основываясь на этих рекомендациях, вы сможете выбрать наиболее подходящий сканер для работы в разных областях.
Используйте качественное оборудование для 3D-сканирования с подходящими характеристиками — это позволит быстро и с минимальными усилиями получать сканы объектов, которые можно будет применять везде — от КБ до музея.
Рекомендуемые товары
Оставить комментарий