Оптические 3D-сканеры: технологии, виды, модели
В этой статье мы рассказываем об оптических 3D-сканерах, которые используются в реверс-инжиниринге, образовании, медицине, архитектуре, ювелирном и музейном деле, криминалистике и многих других сферах.
Читайте статью, чтобы узнать больше.
Содержание
- Введение
- Принцип работы оптических 3D-сканеров
- Плюсы и минусы оптических 3D-сканеров
- Производители оптических 3D-сканеров
- Сферы применения
- Заключение
Введение
Источник: einscan.com
3D-сканеры — устройства, которые предназначены для создания трехмерных моделей реальных физических объектов. 3D-сканеры разделяются по методу сканирования на контактные и бесконтактные. Контактные сканеры взаимодействуют с объектами с помощью щупа и в основном применяются в реверс-инжиниринге и для контроля качества на производстве. Другой тип 3D-сканеров — бесконтактные: лазерные и оптические (еще бывают ультразвуковые и рентгеновские, но это сугубо узкоспециализированные устройства, сейчас не о них), названные так в зависимости от используемой технологии. Итак, рассказываем об оптических 3D-сканерах.
Принцип работы оптических 3D-сканеров
Источник: top3dshop.ru
Принцип работы оптических 3D-сканеров заключается в следующем: предметы подсвечиваются структурированным светом с помощью проектора и снимаются двумя (реже одной) камерами с разных ракурсов. Сканируемый объект засвечивается узкой полосой света или световым паттерном: черно-белыми квадратами, расположенными по принципу шахматной доски, или “зеброй” — черно-белыми полосами. Деформация проецируемого рисунка при наложении на сканируемый объект дает информацию о глубине и кривизне поверхности, форме предмета.
Источник: top3dshop.ru
Камеры фиксируют искривления полученной картинки и на основе анализа полученных данных в ПО реконструируется 3D-модель сканируемого объекта.
Оптические 3D-сканеры бывают ручными и настольными: с поворотным столиком и без. Многие модели поддерживают цветное сканирование.
Плюсы и минусы оптических 3D-сканеров
Источник: artec3d.com
Оптические 3D-сканеры работают быстрее лазерных и способны получать информацию о цвете.
Источник: artec3d.com
Недостаток оптических сканеров на штативе — ограничение сканирования крупных объектов, для этого используют ручные сканеры и наклейки-маркеры. Это маленькие черно-белые метки, которые размещают на поверхности для создания опорных точек. Отсканированная по частям крупная деталь сшивается в единую 3D-модель.
Крупные формы, такие как здания и памятники, оптическими сканерами как правило не сканируют, т.к. это очень долго и трудозатратно, с этой задачей намного лучше справляются лазерные сканеры и фотограмметрические комплексы.
Хуже, чем лазерные 3D-сканеры, оптические устройства справляются со сканированием блестящих, прозрачных и черных предметов. Но в 90% случаев эта проблема решается с помощью использования матирующего спрея.
Средняя стоимость оптических сканеров ниже, чем стоимость лазерных аналогов.
Производители оптических 3D-сканеров
Shining 3D
Источник: shining3d.com
На рынке оптических 3D-сканеров несколько ведущих производителей. В первую очередь стоит отметить китайскую компанию Shining 3D и их модели начального уровня: EinScan-SE и EinScan-SP, профессиональные модели Pro 2x с Solid Edge и Pro 2x plus с Solid Edge, а также сканеры для стоматологии AutoScan DS-EX и Shining 3D AutoScan DS-EX Pro.
Shining 3D EinScan-SE и Shining 3D EinScan-SP
Источник: top3dshop.ru
Настольные 3D-сканеры начального уровня Shining 3D EinScan-SE и Shining 3D EinScan-SP снабжены поворотным столиком с разрешенной нагрузкой не более 5 кг. Данные модели отличает простота сборки, калибровки и сканирования. Наличие автоматического режима позволяет использовать устройство даже неподготовленным пользователям: преподавателям, дизайнерам, сотрудникам музеев. Сканеры снабжены двумя камерами, в качестве подсветки используется структурированный белый свет, безопасный для глаз.
Shining 3D Einscan Pro 2x с Solid Edge и Shining 3D Einscan Pro 2x plus с Solid Edge
Источник: top3dshop.ru
Shining 3D Einscan Pro 2x и Shining 3D Einscan Pro 2x plus — это ручные профессиональные 3D-сканеры. Модели отличает высокая скорость сканирования и высокая детализация. Профессиональное ПО Solid Edge в комплекте обеспечивает широкий функционал.
Модель Einscan Pro 2x устарела, сейчас выпускается модель Einscan Pro 2x 2020
Модель Shining 3D Einscan Pro 2x plus снята с производства, вместо нее теперь поставляется Shining 3D Einscan Pro HD.
Сканеры поддерживают несколько режимов работы и под разные задачи дополнительно могут оснащаться индустриальным набором — Industrial Pack (поворотный столик и штатив) и модулем цветного сканирования Color Pack.
Shining 3D AutoScan DS-EX и Shining 3D AutoScan DS-EX Pro
Источник: top3dshop.ru
Специализированные оптические 3D-сканеры Shining 3D AutoScan DS-EX и Shining 3D AutoScan DS-EX Pro были разработаны для решения стоматологических задач: восстановления зубов, ортодонтии, протезирования. Поддерживают монохромное и цветное сканирование, отличаются высокой скоростью (сканирование челюсти не более 12 сек) и точностью (до 10 мкм).
RangeVision
Источник: rangevision.com
Российский производитель RangeVision выпускает оптические 3d-сканеры начального уровня: RangeVision Spectrum, RangeVision NEO, и профессиональные модели: RangeVision PRO Base и RangeVision PRO.
RangeVision Spectrum и RangeVision NEO
Источник: top3dshop.ru
Оптические 3D-сканеры RangeVision Spectrum и RangeVision NEO — устройства начального уровня. Работают как в ручном, так и в автоматическом режиме. RangeVision NEO подходит для новичков и для обучения детей и студентов в школах и ВУЗах. Сканер просто собирать, калибровать и использовать. Благодаря интуитивно-понятному интерфейсу, с калибровкой и сканированием справятся технически неподготовленные пользователи.
RangeVision Spectrum снабжен камерами с высоким разрешением — 3,1 Мп, работает с использованием безопасной структурированной подсветки, хорошо улавливает сложную форму и мелкие детали предметов.
RangeVision PRO Base и RangeVision PRO
Источник: top3dshop.ru
3D-сканеры RangeVision PRO Base и RangeVision PRO относятся к профессиональным моделям. Отличаются высокой точностью сканирования при низкой, по сравнению с импортными аналогами, цене. Стоимость этих устройств начинается от 1 млн. рублей. Данные сканеры находят применение в различных сферах: от ювелирного производства до автомастерской.
Creaform
Источник: creaform3d.com
Канадская компания Creaform занимает лидирующую позицию в разработке и производстве оптических портативных 3D-сканеров, предназначенных для бесконтактного трехмерного измерения. Основные клиенты Creaform — нефтегазовые, энергетические и авиационные компании.
Creaform Academia
Источник: top3dshop.ru
Ручной 3D-сканер Creaform Academia предназначен для образовательных целей. В дополнение к сканеру Creaform бесплатно предоставляет учебные материалы, ПО для реверс-инжиниринга и контроля качества, 5-летний план обслуживания клиентов. Сканер Creaform Academia при весе 850 граммов и компактности имеет большую зону сканирования (380 x 380 мм), обладает точностью сканирования 550 000 точек в секунду. Невозможность делать цветные сканы, при использовании Creaform Academia в образовательных целях, не критична.
Creaform peel 3D
Ручные сканеры Creaform peel 3D — доступные и компактные приборы, в которых использована технология структурированного белого света. В линейке три 3 прибора: peel 1, peel 2 и peel 2CAD. Сканеры серии peel предназначены для сканирования объектов от 30 см до 3 м. Интуитивно-понятный интерфейс, простая калибровка и высокая скорость сканирования при доступной цене позволяют эти сканерам занять достойное место на потребительском рынке.
ScanTech
Источник: 3d-scantech.com
Китайская компания ScanTech производит и продает 3D-сканеры с 2011 года. ScanTech разрабатывает как лазерные, так и оптические сканеры. Среди постоянных пользователей оборудования ScanTech — крупные автомобильные концерны Nissan и Volkswagen, корпорации Siemens, Boeing и другие.
ScanTech Ireal 2S и ScanTech Ireal 2E
Источник: top3dshop.ru
Портативный оптический цветной 3D-сканер ScanTech Ireal 2E работает с использованием технологии синего света с ультра-высокой точностью сканирования. В В сканере ScanTech Ireal 2S применяется сочетание двух технологий: инфракрасное сканирование и сканирование при помощи голубого цвета LED.
Оба прибора компактны, легки, эргономичны, имеют режим интеллектуального выравнивания, делают цветные сканы. ScanTech Ireal 2S и ScanTech Ireal 2E отличает высокая детализация и скорость работы.
Thor3D
Источник: thor3dscanner.com
Thor3D — молодая московская компания, которая выпустила первый в мире беспроводной ручной 3D-сканер. На рынке Thor3D представлена двумя моделями: Calibry и Drake.
Calibry
Calibry — ручной проводной 3D-сканер, который предназначен для сканирования объектов длиной от 20 см до 10 м. Компактный и высокоскоростной сканер способен собирать до 3 млн. точек в секунду. В качестве дополнительного преимущества — встроенный сенсорный дисплей.
Drake
Сканер Drake — беспроводной профессиональный сканер, который отличает не только высокая точность - 200 мкм, но и мобильность, что важно для сканирования деталей с ограниченным доступом. Drake предназначен для работы со сложными промышленными деталями крупных размеров. Также хорошо устройство справляется, по заявлению производителя, со сканированием людей. Устройство оснащено встроенным компьютером с дисплеем с сенсорным управлением, для работы с объектами разных размеров в комплекте имеются три пары линз.
Сферы применения
Реверс-инжиниринг
Стюарту Беллу понадобилось 10 минут на то, чтобы оцифровать днище Volvo XC90. После чего он реконструировал выхлопную систему автомобиля. Для сканирования Стюарт выбрал ручной оптический 3D-сканер Artec Leo. Беспроводной сканер позволил перемещаться под автомобилем без риска запутаться в проводах.
Музейное дело
Профессиональная модель Shining 3D Pro 2X Plus с Color Pack демонстрирует высокое качество сканирования с передачей текстуры. В качестве образцов выбраны многоцветные полотна и ваза с детализированным орнаментом. С помощью подобного сканера легко создавать цифровой каталог музея, делать цифровые копии произведений искусства для создания учебных пособий и сувениров.
Образование
Источник: top3dshop.ru
Применение 3D-сканирования широко используется в образовании. Более простые модели сканеров, такие как XYZPrinting 3D Hand Scanner 2.0 подойдут для использования в школах или в учреждениях дополнительного образования. Технических возможностей этих моделей хватает для знакомства с процессом сканирования и создания простых моделей.
Источник: rangevision.com
Модели более серьезные, как например сканеры RangeVision, широко применяются в ВУЗах и научно-исследовательских институтах. Так, для Венского Университета Ветеринарной Медицины, как пособие для лабораторных работ был изготовлен шаблон для резки свиных мозгов. Сначала материал был отсканирован, а затем, с помощью 3D-печати, была создана необходимая форма.
Научные исследования
Источник: artec3d.com
В Университете в Суонси был использован сканер Artec Eva для создания индивидуальных меток, чтобы следить за морскими животными и изучать их. Слабо закрепленные метки теряются, слишком тугие могут причинять животным дискомфорт, именно поэтому понадобилось создание индивидуальных меток для разных особей.
Медицина
3D-сканер Medit i500 демонстрирует быстрое безболезненное сканирование зубов пациентки. Имея цифровую копию своих зубов, можно обсудить варианты лечения с разными врачами, а также отслеживать ход лечения, если делать регулярные сканы.
Источник: artec3d.com
Помимо стоматологии, 3D-сканирование широко применяется в создании протезов для людей и животных. Создание слепков, по сравнению с 3D-сканированием, было более трудоемким, длительным и дорогостоящим.
Театральное искусство
Источник: 3dtoday.ru
Оптический 3D-сканер RangeVision Smart был использован для создания декораций к балету “Баядерка” в Большом театре. В качестве объекта сканирования выступала глиняная фигурка слона высотой 7см. После получения скана была создана фигура из пенопласта, впоследствии декорированная театральными художниками.
Заключение
Оптические 3D-сканеры прочно занимают место в любительской и профессиональной нише. Производители предлагают устройства стоимостью от 30 000 до 1 500 000 рублей, которые находят применение во многих сферах деятельности человека.
Ручные и стационарные сканеры используются в сфере образовании детей и взрослых, в качестве помощников в изобразительных видах искусства и в музейном деле, в том числе при оцифровке реликвий. Широко применяются в медицине: стоматологии, протезировании, имплантации, пластической хирургии.
Хорошо показали себя профессиональные модели в реверс-инжиниринге, на производстве, в научных исследованиях, криминалистике. Незаменимы они и при создании сувенирной продукции. Применение 3D-сканирование упрощает, ускоряет и удешевляет работу, которую раньше выполняли другими способами.
Рекомендуемые товары
Оставить комментарий