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.
Виды 3d сканеров
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.
Принцип работы 3d сканера
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.
Основные критерии выбора 3d сканера
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.
Портативность и мобильность.
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.
Покрытие
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.
Временные характеристики
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.
Простота использования
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.
Универсальность
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.
