Сравнение Einscan Pro HD и Einscan Pro 2X Plus
Здравствуйте! С вами Top 3D Shop и в этой статье мы сравниваем работу 3D-сканеров Shining 3D Einscan Pro HD и Shining 3D Einscan Pro 2X Plus с объектами разного размера и с разной поверхностью, рассматриваем нововведения в конструкции и разницу в результатах.
Читайте статью, чтобы узнать больше.
Содержание
- О компании Shining 3D
- Характеристики и сравнение
- Сканирование малых объектов (до 20 см)
- Сканирование средних объектов (до 1 м)
- Сканирование больших объектов
- Программное обеспечение
- Выводы
- Заключение
О компании Shining 3D
Источник: shining3ddental.com
Основанная в 2014 году, компания SHINING 3D со штаб-квартирой в Ханчжоу, Китай, занимается разработкой технологий 3D-оцифровки и 3D-печати. SHINING 3D производит и продает 3D-сканеры для различных отраслей, дополнительные модули для них, 3D-принтеры и материалы для 3D-печати.
Летом 2020 года SHINING 3D представила новый 3D-сканер Shining 3D Einscan Pro HD, заменивший популярную модель Shining 3D Einscan Pro 2X Plus.
Характеристики и сравнение
Shining 3D Einscan Pro 2X Plus и Shining 3D Einscan Pro HD
По сравнению с предыдущими моделями, многофункциональный портативный 3D-сканер Einscan Pro HD имеет несколько значительных улучшений:
-
площадь сканирования увеличена до 310 х 240 мм, что больше, чем у Einscan Pro 2x* (312 х 204 мм);
-
увеличена скорость сканирования крупных объектов;
-
улучшены алгоритмы сканирования деталей с темной или глянцевой поверхностью;
-
улучшен режим HD для получения трехмерных изображений с высоким разрешением;
-
увеличена производительность ручного сканирования в режиме HD (c более высоким разрешением и точностью).
*Модель Einscan Pro 2x устарела, сейчас выпускается модель Einscan Pro 2x 2020.
Световой модуль новой конструкции в портативном режиме сканирования высокой четкости (Handheld HD Scan Mode) теперь использует тот же рисунок полос, что и в фиксированном режиме сканирования. Благодаря минимальному расстоянию между точками в 0,2 мм и оптимизированному алгоритму он обеспечивает столь же высокое разрешение и точность в ручном режиме сканирования, как и при фиксированном сканировании.
Технические характеристики
Комплект поставки
Источник: youtu.be
Shining 3D Einscan Pro HD поставляется в следующей комплектации:
-
3D-сканер в собранном виде;
-
кабель питания;
-
калибровочная доска с подставкой;
-
набор меток для сканирования;
-
пластиковый шпатель для снятия меток;
-
USB-флешка с ПО.
Дополнительные опции
Подробно о дополнительных модулях для 3D-сканеров Shining 3D Einscan можно прочесть в нашей статье о модулях для предыдущей модели.
Модули и наборы для Einscan Pro HD аналогичны прежним, есть лишь небольшие изменения:
-
новая цветная камера в Color Pack, рассчитанная на увеличенную зону сканирования,
-
и увеличенное крепление для штатива в Industrial pack, так как сканер стал толще, чем PRO 2X и 2X Plus.
Color Pack
Дополнительная камера для сканирования цветовой текстуры объекта. Устанавливается на сканер при помощи разъема USB 3.0 со специальным фиксатором. При ее использовании значительно увеличивается эффективность сканирования, производится захват информации о цвете.
Industrial Pack
Штатив с креплением для сканера и автоматический поворотный стол для сканирования в стационарном режиме. Поворотный стол облегчает процесс сканирования и обеспечивает более высокое разрешение.
HD Prime Pack
Режим HD в стандартной комплектации сканера позволяет сканировать в более высоком разрешении, чем прежде, но с этим модулем качество сканирования дополнительно повышается. Модуль-камера устанавливается в тот же разъем, что и Color Pack, поэтому их нельзя использовать одновременно.
Сканирование малых объектов (до 20 см)
Игрушка, размер 87 × 87 × 57 мм
Выбран стационарный режим сканирования, поскольку он дает большую точность и детализацию объекта. Выполняется серия кадров с различных ракурсов с последующей сшивкой. В данном обзоре вся склейка кадров и построение модели происходят в “родном” ПО сканера – EXScan Pro, версия v3.5.0.6. Программа очень проста в освоении и использовании, есть все базовые инструменты для получения готовой полигональной модели с экспортом в форматы asc, stl, ply, obj, 3mf.
Выбор стационарного режима сканирования
Создание нового проекта
Сканирование проводилось без маркеров, поскольку геометрия детали позволяет без особых сложностей произвести совмещение кадров в данном ПО.
В базовой комплектации отсутствует поворотный стол, поэтому объект под каждый кадр необходимо поворачивать вручную. Для упрощения и ускорения процесса использовался поворотный стол стороннего производителя, не подключенный к EXscan Pro. После каждого кадра его поворачивали на оптимальный угол, при котором часть геометрии каждого последующего кадра накладывается на предыдущий – для корректного совмещения.
Единичный кадр
Множество кадров, сканированных с разных ракурсов
Ручное совмещение сканов по трём точкам
После совмещения сканов видны наиболее труднодоступные для захвата камерами сканера участки, не попавшие ни в один из кадров. В этом случае можно сделать один или несколько дополнительных кадров, чтобы сканировать недостающие участки, либо заполнить отверстия при создании модели.
Совмещенные сканы, выбор инструмента Mesh Model для создания модели
Выбор варианта построения модели с автоматическим заполнением недоступных для сканера участков
Склейка модели с максимально возможной детализацией (влияет на скорость склейки и точность)
Построение полигональной модели
Полученная полигональная модель (без обработки)
Сравнение результатов сканирования двух моделей Shining
| Shining 3D Einscan Pro 2X Plus | Shining 3D Einscan Pro HD |
 |
 |
На простом для сканирования объекте оба устройства хорошо справились с задачей. С помощью Shining 3D Einscan Pro HD удалось выполнить сканирование объекта без использования маркеров.
Крыльчатка, размер 139 × 139 × 62 мм
Проведем сканирование технического объекта, по итогам которого полученную полигональную модель можно будет использовать для реверс-инжиниринга в Geomagic Design X, Geomagic for SolidWorks, Компас 3D и других программах.
При сканировании крыльчатки также был выбран стационарный режим для получения большей точности модели.
Единичные кадры
Полученные сканы
Совмещение сканов по трем точкам
Построение модели с автоматическим заполнением
Склейка модели с максимально возможной детализацией (выбор детализации влияет на скорость склейки и точность)
Полученная полигональная модель (без обработки)
Полученная полигональная модель (без обработки), вид сверху
Применение инструмента заострения углов (модель после обработки)
Сглаживание модели (вид после обработки)
Режим упрощения полигонажа (количество полигонов уменьшено до 126394 полигонов)
В режиме упрощения полигонажа можно уменьшить количество полигонов таким образом, чтобы это не повлияло негативно на геометрию изделия, но при этом размер файла и количество полигонов сократились. Это значительно ускорит последующую работу с моделью.
Модель после упрощения полигонажа
На этом изображении видно слишком сильное упрощение полигонажа, при котором полигоны стали очень крупными. Но даже в этом случае геометрия изделия сильно не пострадала, а размер файла составил всего 6 Мб.
Было решено упростить полигонаж на меньшее значение, для сохранения четкой гладкой поверхности. После экспорта размер STL-файла упрощенной модели составил 59.99 МБ (в сравнении с изначальным в 119 МБ), OBJ файла – 48.12 МБ.
Режим упрощения полигонажа (количество полигонов уменьшено в 2 раза по сравнению с исходной моделью)
Полученная полигональная модель детали
Сканирование с обработкой заняло около 20 минут. Оказалось сложно сканировать некоторые участки, например, отверстия (они были залиты автоматически в процессе создания модели). Хотя это можно исправить, сделав 2-3 дополнительных скана с нужного ракурса, для реверс-инжиниринга это не обязательно, поскольку полученной информации достаточно для построения отверстий требуемого размера и положения.
Сравнение результатов сканирования двух моделей Shining
Новая модель Shining 3D Einscan Pro HD лучше захватила труднодоступные участки, такие как отверстия. Качество поверхности получилось лучше, с меньшим количеством шума. Точность на Shining 3D Einscan Pro HD составила 150 мкм на габарит детали (с учетом матирующего спрея, прибавляющего до 50 мкм на каждую сторону). Диаметр большой окружности, фактический – 80,25 мм, на модели – 80,40 мм. Ширина подставки, фактическая – 103,5 мм, на модели – 103,65 мм. Отверстия не матировались, отклонение в их размерах настолько мало, что точности штангенциркуля недостаточно для его определения.
Сканирование средних объектов (до 1 м)
Колесо, размер 270 x 270 x 123 мм
Стационарный режим сканирования
Выбран стационарный режим сканирования
Выбор режима сканирования – скан без текстуры
Выбор дополнительных параметров
Выбран гибридный способ совмещения сканов – использующий и метки, и геометрию объекта. Одной геометрии для корректного совмещения было бы недостаточно, в связи с множеством повторяющихся элементов. Метки наклеиваются хаотично, для корректного обнаружения сканером, и, по возможности, на плоские поверхности, поскольку при создании модели места с метками будут вырезаны и залатаны. Чтобы не поворачивать объект вручную, был использован поворотный стол без подключения к ПО.
Первый единичный кадр
Сканер автоматически определяет наклеенные на объект метки, регистрируя информацию об их положении в пространстве. Это значительно упрощает процесс совмещения сканов. EXscan Pro делает это автоматически для каждого скана при обнаружении достаточного количества зарегистрированных меток.
Автоматическое совмещение только что отснятого кадра с предыдущим
Переход на верхнюю сторону объекта
Для перехода от сканирования боковой части к сканированию «верха» следует расположить объект так, чтобы в поле зрения сканера попадали как уже зарегистрированные метки, так и те, которые находятся в другой, еще не отснятой «плоскости».
После того, как сканер обнаружил несколько меток на сканируемой стороне объекта, последующие сканы присоединяются к имеющимся значительно проще.
Скан, в котором не было идентифицировано положение меток
Несовмещенные кадры из-за захвата недостаточного количества уже определенных сканером меток
Если сканер не смог определить метки, он их вырежет, не соединяя кадр с предыдущими. Хотя в этом случае можно совместить такой кадр вручную, лучше его сканировать заново таким образом, чтобы в поле зрения сканера попали ранее определенные им метки (к примеру, повернуть объект на меньший угол, по сравнению с предыдущим сканом).
По завершении сканирования все кадры совмещены благодаря использованию меток
При создании модели с параметром Watertight программа автоматически заливает вырезанные после маркеров отверстия.
Полученная модель
Модель после применения инструмента заострения углов
Модель после сглаживания
Модель после упрощения полигонажа на 57%
|
|
|
Полученная в итоге модель
По сравнению с предыдущей версией сканера (Shining 3D Einscan Pro 2X Plus), модель Einscan Pro HD лучше справилась со сканированием данного объекта. Грани получились более четкими, поверхности более гладкими, гораздо меньше участков, которые сканер не смог захватить.
Режим ручного сканирования
Протестируем тот же самый объект в режиме быстрого ручного сканирования.
Выбор режима: Handheld Rapid Scan
Выбранные настройки сканирования
Выбран гибридный режим сшивки, в котором используются и геометрия, и метки. Для удобства сканирования и уменьшения влияния колебаний сканера объект располагался на поворотном столе, благодаря которому можно сканировать объект, не обходя его вокруг. Несмотря на это, возникали сложности со сканированием: сканер терялся при попытке определить местоположение и продолжить сканирование, часто достраивал последующие кадры не в тех местах, создавал дополнительную несуществующую геометрию. Особая сложность возникала при переходе из одной «плоскости» колеса в другую.
При сканировании объектов с повторяющейся геометрией сканеру трудно определить свое местоположение в пространстве. При потере ориентиров он может определить местоположение в неправильном месте, продолжить сканирование и, соответственно, неправильно построить геометрию объекта. Избежать этого можно использованием меток на объекте, на поворотном столе, или добавлением фоновой геометрии – дополнительных объектов вокруг, которые сканер может легко обнаружить, например — мятой бумаги. После сканирования и перед построением модели такие объекты вырезаются и удаляются.
Процесс сканирования
Достраивание сканером несуществующей геометрии вследствие неправильного определения своего местоположения
Данные участки были вырезаны и сканированы заново
Удаление лишних данных сканирования
После продолжения сканирования повторялись те же самые ошибки, поэтому пришлось проделать подобные операции не один раз
Наилучшего результата удалось добиться, когда колесо изначально расположили в данном положении, сканировали одну сторону диска, затем включили на маленькую скорость поворотный стол и плавно перешли через шину к обратной стороне диска.
Создание модели
Заливка отверстий от маркеров
Ручное заполнение оставшихся отверстий
Сравнение результатов сканирования двух моделей Shining
Из сравнения видно, что Shining 3D Einscan Pro HD на черных предметах со сложной повторяющейся геометрией справляется значительно лучше предыдущей модели. В стационарном режиме качество поверхности и точность Shining 3D Einscan Pro 2X Plus хуже, больше недоступных сканеру участков и дефектов сканирования. В режиме ручного сканирования более ранней моделью Einscan Pro 2X Plus получить полноценный результат вовсе не удалось.
Статуя, размер 270 x 120 x 730 мм
В качестве следующего объекта используем напечатанную статую высотой 73 см.
Выбран ручной режим быстрого сканирования, стационарный режим здесь не подходит из-за размера объекта.
Выбор режима: Handheld Rapid Scan
Выбранные настройки сканирования
Предварительный просмотр сканируемой области
Процесс сканирования объекта
В ручном режиме сканирования совмещение кадров происходит автоматически, вне зависимости от настроек. Каждый последующий скан достраивается на уже имеющуюся геометрию. Если сканер «теряется», он не продолжит сканирование, пока не определит пространственное положение сканируемой области. В данном случае белый цвет, неповторяющаяся геометрия и матовая текстура объекта делают его идеальным для сканирования. Устройство не теряется и легко захватывает сканируемые участки. Используя метки получилось достичь хорошего результата всего за несколько минут без особых усилий. Объект с такими свойствами поверхности можно сканировать и без меток, но несколько дольше.
Удаление дополнительно захваченных объектов
Создание облака точек
Чем больше разрешение, тем больше точность и объем данных, который потребует больше времени на обработку.
Облако точек, сгенерированное из единичных кадров
Создание модели с вырезанными маркерами
Создание модели с вырезанными маркерами
Автоматическая заливка отверстий от маркеров указанного диаметра
|
|
|
Ручная заливка отверстий, не залитых автоматически
Сглаживание модели
Упрощение полигонажа
|
|
|
|
Готовая для экспорта модель
Сравнение результатов сканирования двумя моделями EinScan
Оба сканера хорошо справились со сканированием статуи в ручном гибридном режиме, проблем при сканировании не возникало, поскольку этот объект идеально подходит для сканирования. Shining 3D Einscan Pro HD дал лучшие детализацию и качество поверхности. Также были точнее захвачены труднодоступные участки.
Сканирование больших объектов
В качестве примера для сканирования возьмем один из самых сложных объектов – человека. Главная сложность заключается в том, что человек не может стоять абсолютно неподвижно. Результат сильно зависит от одежды человека — черную матовую ткань и черные волосы сканер практически не захватывает. На примерах рассмотрено сканирование в матовом пальто, которое сканер видит очень хорошо и черной, слегка бликующей одежде, которую хоть и не идеально, но удалось захватить.
Сканирование человека в цветной матовой одежде
Выбранные опции – сканирование без текстуры, совмещение сканов по геометрии объекта, высокая детализация
Не сканируются черные рукава свитера и волосы
Сглаживание
Упрощение полигонажа
Сканирование человека в чёрной одежде
Сравнение результатов сканирования двух моделей Shining
Чёрная глянцевая одежда
Предыдущая модель, Shining 3D Einscan Pro 2X Plus, не смогла сканировать черную одежду, такую как черные брюки. Shining 3D Einscan Pro HD справился с этой задачей, поскольку в новой модели улучшены алгоритмы сканирования темных объектов и глянцевых поверхностей. Лицо на новой модели сканируется идеально, без шумов и дефектов. Захват волос по-прежнему очень сложная задача. Эту проблему можно решить использованием головных уборов, матированием или доработкой модели вручную.
Программное обеспечение
EXScan и EXScan PRO
ExScan — программное обеспечение для работы со сканерами Shining 3D серии Einscan Pro. С подробным описанием можно ознакомиться в статье.
-
Четкие инструкции по всем этапам работы;
-
Удобный пользовательский интерфейс;
-
Необходимый для построения трехмерных моделей набор инструментов;
-
Эффективные алгоритмы обработки данных: упрощение, удаление отверстий, сглаживание, резкость, стирание и т. д.;
-
Инструменты для измерения;
-
Совместимость с основными программными пакетами CAD.
Процесс 3D-сканирования с помощью EXSCAN PRO достаточно прост для освоения новичками, опытным же пользователям программа предоставляем весь необходимый функционал.
Solid Edge SHINING 3D Edition
3D-сканер поставляется с программой Solid Edge SHINING 3D Edition – практичным инструментом CAD со всеми наиболее важными для 3D-проектирования функциями.
Области применения:
-
Для повышения эффективности и качества;
-
Производство и реверс-инжиниринг;
-
3D-моделирование продуктов под заказ;
-
Искусство;
-
Дизайн;
-
Здравоохранение;
-
Исследования и обучение.
Выводы
Высокое разрешение с мелкими деталями
Новый модуль проецирования позволяет использовать в ручном режиме HD-сканирования высокой четкости тот же паттерн полос, который ранее использовался только в фиксированном режиме. Оптимизированный алгоритм обеспечивает минимальное расстояние между точками 0,2 мм. Разрешение и точность ручного сканирования модели Einscan Pro HD такие же, как и при фиксированном сканировании.
Модульный дизайн для большего количества возможностей
Color Pack и Industrial Pack расширяют возможности EinScan Pro HD. Различные методы совмещения сканов – выравнивание по геометрии, по маркерам, по маркерам поворотного стола, совмещение вручную и выравнивание по текстуре (с Color Pack) могут значительно повысить эффективность сканирования.
Color Pack (текстурный модуль) сканирует полный цвет объекта и текстуру с геометрией. Эффективность увеличивается за счет выравнивания текстур.
HD Prime Pack (модуль выского разрешения) позволяет еще более увеличить точность сканирования, даже по сравнению с возможностями нового светового модуля.
Industrial Pack (промышленный набор) — поворотный стол и штатив, которые дают возможность проводить автоматическое сканирование с более высоким разрешением.
Меньше ограничений на сканируемые объекты
Благодаря новому световому проектору и новому алгоритму, EinScan Pro HD может сканировать более широкий спектр объектов с темными, черными или металлическими поверхностями.
EinScan Pro HD, в отличие от предшественника, больше подходит для сканирования людей, в том числе в полный рост и в темной одежде (с определенными ограничениями). Устройство хорошо сканирует лицо, матовую одежду. Хуже, чем детали другого цвета, но достаточно хорошо для построения модели, Pro HD сканирует черную ткань и черные объекты, что для Pro 2X Plus было большой сложностью.
Увеличенная до 310 х 240 мм зона сканирования облегчает процесс работы – сканер меньше теряется и легче переходит от одной плоскости объекта к другой. Благодаря увеличенной зоне и скорости становится возможным сканировать в ручном режиме такие объекты сложной геометрии, которые не могли быть сканированы с помощью Shining 3D Einscan Pro 2X Plus в том же режиме.
Высокая скорость сканирования
EinScan Pro HD обладает гораздо большей скоростью сканирования, чем его предшественник. В портативном режиме он может обрабатывать до 3 000 000 точек в секунду. В режиме фиксированного сканирования он может обрабатывать каждый кадр менее чем за 0,5 секунды. Интерфейс USB 3.0 дает возможность обмена данными с очень высокой скоростью.
Высокая точность для качественного 3D-моделирования
В зависимости от метода позиционирования, при некоторых из них, сканер и сканируемые объекты можно перемещать в процессе сканирования. Точность в режиме фиксированного сканирования составляет 0,04 мм. При выравнивании по меткам в ручном режиме объемная точность составляет до 0,045 мм + 0,3 мм/м.
Заключение
Рекомендуемые товары
Оставить комментарий