Виды 3д сканеров

3д сканер – устройство, которое анализирует форму предмета и создает цифровую копию - виртуальную 3д модель объекта. Результатом является 3D-файл, который можно сохранить, отредактировать либо распечатать на 3D-принтере. Сканирование фиксирует и отображает на виртуальной 3д-модели такую информацию, как форма, текстура, а и иногда цвет.

3D-сканеры можно разделить на несколько категорий в зависимости от их конструкции и технологии, на которой они работают. В этой статье мы расскажем об основных технологиях и о различных видах 3D-сканеров.

Существует множество различных технологий для сканирования объектов, окружающей среды и людей. Каждая технология имеет свои ограничения и преимущества.

Структурированный свет

3D-сканирование структурированного света работает с проецированием серии линейных узоров на объект, таких как параллельные сетки или обычные геометрические узоры. Эти узоры деформируются при проецировании на сканируемую фигуру из-за ее геометрии. Анализируя эти деформации с помощью одной или нескольких фотографий создается 3D-модель, которая и является копией оригинала.

Структурированный свет, используемый для 3D-сканирования, может быть белым или синим.

Основными преимуществами технологии структурированного света для 3D-сканирования являются скорость, разрешение и возможность 3D-сканирования людей.

Одним из недостатков технологии структурированного освещения является ее чувствительность к условиям освещения и проблемам при работе на улице.

3д-сканеры на основе лазера

Лазерные 3D-сканеры используют процесс, называемый тригонометрической триангуляцией, для точного отображения 3D-формы в виде миллионов точек. Лазерные сканеры работают путем проецирования лазерной линии или нескольких линий на объект, а затем фиксируют его отражение с помощью одного или нескольких датчиков. Датчики располагаются на известном расстоянии от источника лазерного излучения. Точные точечные измерения могут быть выполнены путем вычисления угла отражения лазерного света.

Лазерные сканеры очень популярны и имеют множество конструкций. Они включают ручные портативные устройства, устройства на базе манипулятора, устройства на базе КИМ, устройства дальнего действия и одноточечные устройства дальнего действия.

Основными преимуществами технологии лазерной триангуляции для 3D-сканирования являются ее разрешение и точность.

Одним из недостатков технологии лазерной триангуляции является ее чувствительность к свойствам поверхности при сканировании. Особенно проблематичными являются очень блестящие или прозрачные поверхности.

Фотограмметрия

Фотограмметрия - это техника, которая революционизирует мир. Проще говоря, с помощью фотограмметрии делается множество снимков объекта с разных ракурсов. Позже, специализированное программное обеспечение анализирует все эти фотографии, ищет характерные точки объектов и определяет, где эти точки находятся на каждом изображении. В результате такого анализа создается облако точек, которое впоследствии может быть преобразовано в сетку с отсканированным объектом.

Революция в этом методе 3D-сканирования заключается в том, что необходимы только фотографии объекта, чтобы преобразовать его в 3D-модель. Это открывает множество возможностей по сравнению с другими технологиями, требующими наличия 3D-сканера, поскольку можно сканировать очень большие объекты, такие как статуи, здания или даже географические объекты с помощью дронов с камерами. Этот метод известен как аэрофотограмметрия и находит все большее применение.

Контактное сканирование

Контактное 3D-сканирование также известно как оцифровка. Контактная технология 3D-сканирования подразумевает контактную форму сбора 3D-данных. Контактные 3D-сканеры исследуют объект посредством физического прикосновения, при этом объект прочно удерживается на месте. Контактный зонд перемещается по поверхности в различные точки объекта для записи 3D-информации. Иногда зонд прикрепляется к шарнирному манипулятору, способному собирать все его соответствующие конфигурации и углы для большей точности. Некоторые специфические конфигурации контактных 3D-сканеров называются координатно-измерительными машинами (КИМ).

Контактное 3D-сканирование широко используется для проведения контроля качества деталей после изготовления или во время технического обслуживания. Основными преимуществами контактной технологии 3D-сканирования являются ее точность и возможность 3D-сканирования прозрачных или отражающих поверхностей. Недостатками контактной технологии 3D-сканирования являются ее скорость и непригодность для работы с органическими, произвольными формами.

ТИПЫ 3D-СКАНЕРОВ

Портативные и ручные 3D-сканеры

Портативные 3D-сканеры и ручные 3D-сканеры предназначены для переноски и эксплуатации вручную. Человек, держащий 3D-сканер, направляет его на объект, чтобы снять его под разными углами и получить 3D-модель.

Ручные 3D-сканеры более гибкие и универсальные, чем стационарные 3D-сканеры, поскольку пользователь может, например, получить доступ к труднодоступным для обычного 3D-сканера местам. Они могут захватывать 3D-объекты различных размеров, от крошечных предметов и сложных деталей до человеческого тела или даже автомобилей и более крупных объектов. Большинство ручных 3D-сканеров, если они оснащены технологией фотограмметрии или работают в паре с ней, могут захватывать текстуры и цвета для получения фотореалистичных 3D-сканов.

Важно помнить, что, несмотря на портативность, большинство таких 3D-сканеров не являются беспроводными, поскольку они должны быть постоянно подключены к компьютеру через USB и к розетке. Поэтому их мобильность несколько ограничена. Лишь некоторые портативные 3D-сканеры являются полностью беспроводными.

Профессиональные, промышленные и метрологические  3D-сканеры.

Профессиональные и промышленные 3D-сканеры разработаны с учетом высоких стандартов точности и детализации для профессиональных применений, таких как высокоточные измерения, контроль и метрология, а также проектирование продукции, среди прочих вариантов использования. Промышленные 3D-сканеры обеспечивают метрологический контроль изделий на серийном производстве. Они способны «считывать» параметры каждой детали на расстоянии, бесконтактным образом.

Промышленные 3D-сканеры бывают самых разных форм и размеров для решения конкретных задач. Системы 3D-сканирования промышленного класса могут использовать множество различных технологий 3D-сканирования для обеспечения наилучшей производительности. Они обычно не захватывают текстуры (цвета) объекта, поскольку предназначены для захвата форм и создания высокодетализированных сеток.

Эти профессиональные системы 3D захвата обычно довольно дороги и могут состоять из нескольких элементов (калибровочные блоки, маркеры, датчики 3D сканирования, роботизированные руки и т.д.). Их цена может варьироваться от десятков тысяч долларов до более ста тысяч долларов за самые современные и автоматизированные системы, подходящие для сложных и быстро меняющихся промышленных условий.

Следует отметить, что в последние годы появились некоторые портативные 3D-сканеры для метрологии по более доступным ценам.

3D-сканеры для сканирования людей

К этой категории относятся устройства, способные осуществлять 3D-сканирование людей. Чаще всего встречаются в виде огромных кабин, где человек окружен датчиками или стоит на вращающейся платформе. Однако некоторые ручные 3D-сканеры также подходят для 3D-сканирования тела.

3D сканеры тела способны выполнить 3D сканирование всего человека в цвете (с текстурами) менее чем за минуту. Большинство 3D-сканеров используют фотограмметрию - быстрый метод, но требующий большого количества камер и/или фотографий - и/или структурированный свет, который обеспечивает более высокое разрешение. Эти устройства 3D-сканирования людей используются в медицине, фитнесе и моде. Оригинальные 3D-печатные фигурки также являются одним из многих применений 3D-сканирования людей.

3D-сканеры для стоматологов

В то время как стоматологические лаборатории могут использовать настольные стоматологические 3D-сканеры для сканирования слепков зубов, практикующие стоматологи могут также использовать интраоральные 3D-сканеры для непосредственного сканирования полости рта.

Интраоральные 3D-сканеры немного похожи на (большие) электрические зубные щетки - они длинные и тонкие, чтобы захватить зубы и десны пациента со всех сторон. С помощью полученных данных 3D-сканирования стоматологи могут легко и быстро изготавливать 3D-имплантаты, идеально подходящие пациенту.

Приложение 3D-сканирования для смартфонов и планшетов

Существуют приложения для 3D-сканирования, которые можно использовать на смартфонах и планшетах. Эти приложения для 3D-сканирования полагаются на датчики и камеру устройства, и используют фотограмметрические данные для создания 3D-модели. Большинство приложений для 3D-сканирования через устройства способны передавать цвета.

Общая производительность приложения для 3D-сканирования зависит от разрешения камеры смартфона/планшета и условий освещения. Иногда для работы приложения 3D-сканера к устройству необходимо подключить специальный донгл с дополнительными датчиками или камерами.

Также 3D-сканеры можно подразделить на категории по дальности действия – ближнего, среднего и дальнего. В 3D-сканерах ближнего действия обычно используется технология лазерной триангуляции или структурированного света. 3D-сканеры большого радиуса действия бывают двух основных форматов - импульсные и с фазовым сдвигом - оба хорошо подходят для больших объектов, таких как здания, сооружения, самолеты и военные машины. 3D-сканеры с фазовым сдвигом также хорошо подходят для сканирования средней дальности, например, автомобилей, больших насосов и промышленного оборудования. Эти сканеры захватывают миллионы точек, вращаясь на 360 градусов при вращении зеркала, которое перенаправляет лазер наружу к объекту или областям для 3D-сканирования.

3D-сканирование улучшает рабочие процессы для многих компаний и производств. Если вы думаете, что это может помочь и вам, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о наших услугах по 3Д-сканированию. Наш сотрудник поможет разобраться во всех тонкостях 3D-сканирования и 3D-печати, а если необходимо, подскажет оптимальное решение для вашей задачи.

Пишите:

• на почту support@igo3d.by
• Viber +375 29 319-52-65
• Telegram +375 29 319-52-65
• чат на сайте