Что такое 3d сканер? Виды 3d сканеров

3d сканер представляет собой устройство, позволяющее существенно упростить измерение объектов, обладающих сложной пространственной формой. Трехмерные сканеры дают возможность с высокой эффективностью решать задачи, появляющиеся в области дизайна, в производстве, при реставрации памятников культурного наследия, в медицине и игровой индустрии.

Обычные сканеры переводят в цифровой вид плоские изображения, а 3d сканеры оцифровывают объемные предметы, предоставляя информацию о них в виде полигональной модели или облака точек.

Существуют два метода трехмерного сканирования:

• Контактный. В основе этого метода лежит непосредственный контакт устройства с исследуемым предметом.
• Бесконтактный. Этот метод более перспективен, поскольку позволяет создавать 3d модели объектов, расположенных в труднодоступных местах, памятников архитектуры, ювелирных изделий.

Бесконтактные 3d сканеры, в свою очередь, делятся на две категории:

• Активные – эти устройства излучают на исследуемый объект направленные волны, чаще всего лазерный луч или структурированный свет, после чего обнаруживают и анализируют их отражение.
• Пассивные – такие сканеры на объект ничего не излучают и анализируют отраженное окружающее излучение, чаще всего видимый свет.

В основе работы трехмерных сканеров лежит стереозрение. Также, как человек с помощью двух глаз может определить расстояние до предмета, 3d сканер при помощи двух камер вычисляет координаты точек объекта и при помощи компьютера обрабатывает полученное изображение. Для более высокой точности и надежности дополнительно к камерам используются устройства подсветки.

Достоинства трехмерного сканирования:

• Высокая точность оцифрованной модели. Она передает мельчайшие детали исходного объекта, полностью сохраняет расстояния и масштабы.
• Быстрый результат. Процесс сканирования происходит за считанные минуты и даже секунды, причем полученные данные могут включать в себя миллионы единичных измерений. Последующая обработка в редакторах 3d графики или CAD пакетах дает возможность получить готовую модель в короткие сроки.
• Бесконтактные сканеры позволяют сканировать, не нанося какой-либо урон исследуемому объекту.
• Мобильность. Размещение устройства на специальных креплениях или треноге дает возможность осуществлять сканирование объектов сложной формы с разных ракурсов без изменения их положения.

Точность. Этим критерием определяется степень соответствия полученных данных параметрам сканированного объекта. Под этим термином также можно понимать погрешность устройства или диапазон, в пределах которого должны находиться результаты исследования.

Разрешающая способность (разрешение). Этот критерий представляет собой минимальный интервал между сканируемыми точками. Большое значение имеет расстояние между выборочными точками на сканируемом объекте, а также расстояние от фокусной точки устройства до объекта. Для наиболее подробного сбора данных разрешение сканера должно быть меньше половины размера мельчайшей исследуемой детали. В противном случае часть данных может быть искажена или потеряна. Не нужно путать понятия «точность» и «разрешение». Хоть высокое разрешение и увеличивает точность, прямой зависимости между ними не существует.

Важное значение имеют вес, размер и количество единиц оборудования (3d сканер, штатив, компьютер и другое), определяющие возможность его перемещения (на транспорте или вручную). При сканировании крупных объектов или деталей портативность является решающим фактором.

Диапазон или поле сканирования. Это максимальное и минимальное расстояние от сканера до объекта и область сканирования. Если габариты объекта превышают диапазон сканирования, то потребуется выполнить несколько операция для полного захвата объекта в ширину или длину.

Этот критерий довольно близок к диапазону. Покрытие дает возможность сканировать труднодоступные места, к примеру, пазы, узкие отверстия и каналы. В большинстве случаев покрытие переносных устройств шире, чем у стационарных сканеров.

Сюда входят длительность установки оборудования и сама скорость сканирования. Под длительностью установки понимают время, необходимое для размещения, монтажа и калибровки сканера, а также подготовки объекта к исследованию. Длительность сканирования включает в себя время, нужное для получения наиболее полных данных о сканируемом объекте. При этом время, необходимые на действия с программным обеспечением, в длительность сканирования не входит.

Этот критерий определяет способность пользователя без специальных навыков подготовить устройство к работе и выполнить сканирование. Этот фактор зависит от способа подготовки исследуемого объекта, самого сканирования и обработки данных. Как правило, с увеличением простоты использования снижается степень контроля оператора.

Этот критерий определяет способность устройства работать с объектами разной формы, габаритов, из различных материалов, а также в разных условиях эксплуатации (недостаточная видимость или освещенность, вибрация). Сюда же входит и формат выходных данных, определяющий возможность их обработки на том или ином программном обеспечении. Универсальность имеет особенное значение, когда не планируется покупать большое количество дополнительного оборудования.