3д сканеры сообщение по информатике

Обновлено: 04.07.2024

Презентация на тему: " 3D технологии 3D сканеры Технические средства информатизации." — Транскрипт:

1 3D технологии 3D сканеры Технические средства информатизации

2 3D-сканер устройство, анализирующее физический объект и на основе полученных данных создающее его 3D-модель.

3 Обработка полученных данных происходит в программах: 3d StudioMAX, Maya, Rhinoceros, SolidWorks и других пакетах 3d моделирования.

4 Процесс получение 3d модели реального объекта можно разделить на следующие этапы:

5 Немного истории Первые 3D-сканеры выпустила компания Cyberware в 1991 году. Для их изготовления была использована лазерная технология. Уже в 1992 году 3D сканер, numerically controlled computer (NCC) и 3D принтер были объединены специалистами компании Cyberscan.

6 3D-сканеры делятся на два типа по методу сканирования:

7 Контактный метод основывается на непосредственном контакте сканера с исследуемым объектом. Контактные 3D сканеры построены по принципу обвода модели специальным высокочувствительным щупом, с помощью него в компьютер передаются трехмерные координаты сканируемой модели.

8 Бесконтактное сканирование Лазерное 3D cканирование основано на проецировании лазерного луча на предмет 3D сканирования. Все искажения воспринимает измерительной камерой, которая отслеживает физическое положение лазера. Данные передаются в компьютер, там они буквально вычерчиваются лазером.

9 Во многих областях применение 3d сканирования позволяет сократить расходы и получить более качественный результат работы.

10 Промышленное производство Например, проведение испытаний формы обвеса автомобиля для снижения аэродинамичес- кого сопротивления. Быстрое производство пресс-форм за счет оперативного контроля качества поверхности и доработки пресс-формы.

11 Дизайн Улучшение качества работы дизайнера за счет возможности создавать требуемые формы при помощи стандартных средств (формовочная глина, пластилин) и дальнейшему переносу созданной формы в виртуальную среду и обратно при помощи устройств 3d сканирования, 3d-печати и 3d-фрезерных станков.

12 Культура и искусство Цифровое хранение скульптурных композиций и барельефов. Создание сувениров. Воспроизведение утрачиваемых культурных ценностей, реставрационные работы.

13 Биометрия Идентификация личности по трехмерной модели лица является одной из наиболее перспективных и сложных направлений в биометрии.

14 Игры и спецэффекты Современные игры широко используют технологии 3d сканирования для создания реалистичных персонажей и объектов. Например, это машины с узнаваемым дизайном и пропорциями, лица людей. Пожалуй, уже не один современный блокбастер не обходится без сканирования актеров и объектов реквизита.

15 Медицина (Протезирование зубов, планирование операций и др.) Сначала создается реальный слепок зубов пациента, после чего он попадает в систему 3d сканирования, при помощи которой получается 3d модель зубов пациента. Далее при помощи специализированных программ моделирования разрабатывается индивидуальный план лечения

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

3d сканер научные открытия xx и xi века Подготовила студентка гр. 9кс-11 Шишкина Татьяна

Что такое 3D сканер и как он работает? 3D-сканирование – это систематический процесс определения координат точек, принадлежащих поверхностям сложнопрофильных физических объектов (в частности, деталей) с целью последующего получения их пространственных математической моделей, которые могут модифицироваться с помощью CAD-систем.

Принцип работы 3d сканера Устройство 3d сканера занимается детальным исследованием физических объектов, после чего воссоздаются их точные модели в цифровом формате. Современные агрегаты могут быть стационарными или мобильными. В качестве подсветки применяется лазер или особая лампа (их использование увеличивает точность измерений).

Принцип работы 3d сканера

Методы и технологии трехмерного сканирования Выделяют два основных метода: Контактный. Устройство зондирует предмет посредством физического контакта, пока объект находится на прецизионной поверочной плите. Бесконтактный. Применяется излучение или особый свет (ультразвук, рентгеновские лучи). В данном случае предмет сканируется через отражение светового потока.

Технологии трехмерного сканирования Лазерная. Функционирование устройств основывается на принципе работы лазерных дальномеров. Лазерные сканеры 3d характеризуются точностью получаемой трехмерной модели. Оптическая. В данном случае применяется специальный лазер второго класса безопасности. Оптический 3d сканер отличается большой скоростью сканирования. Его использование исключает любое искажение, даже если объект будет двигаться. Также нет необходимости в нанесении отражающих меток.

Ручной 3d сканер 3D Systems Sense – ручной 3D-сканер, предназначенный для использования в комбинации с 3D-принтерами. Сканер имеет автоматические настройки для обработки объектов малого, среднего и большого размера. Передача данных осуществляется посредством кабельного USB соединения.

Технология трехмерного сканирования появилась всего несколько десятилетий назад, в конце 20-го века. Первый работающий прототип появился в 60-х годах. Конечно, тогда он не мог похвастаться широким спектром возможностей, однако это был настоящий 3d сканер, неплохо справляющийся с основной функцией.

Применение 3d сканеров было интересно не только конструкторам дизайн-студий, автомобильных концернов, но и работникам киноиндустрии. В 80-х – 2000-х годах разные компании выпускали свои модели оборудования: Head Scanner, 3D-сканер REPLICA и другие. С тех времен агрегаты изменились, усовершенствовались, стали более мобильными и функциональными. Характеристики 3d сканера сегодня существенно отличаются.

Принцип работы 3d сканера

Устройство 3d сканера занимается детальным исследованием физических объектов, после чего воссоздаются их точные модели в цифровом формате. Современные агрегаты могут быть стационарными или мобильными. В качестве подсветки применяется лазер или особая лампа (их использование увеличивает точность измерений).

Принцип работы 3d сканера определяется технологией сканирования. При помощи подсветки и встроенных камер аппарат измеряет расстояние до объекта с разных ракурсов. Затем сопоставляются картинки, передаваемые камерами. После тщательного анализа всех полученных данных, на экране отображается готовая цифровая трехмерная модель. Если устройство 3d сканера основано на работе лазерного луча, то с его помощью измеряются расстояния в заданных точках. На основе этих сведений выводятся координаты.

Методы и технологии трехмерного сканирования

Выделяют два основных метода:

Контактный. Устройство зондирует предмет посредством физического контакта, пока объект находится на прецизионной поверочной плите. Контактный 3d сканер отличается сверхточностью работы. Правда, при сканировании можно повредить или изменить форму объекта.
Бесконтактный. Применяется излучение или особый свет (ультразвук, рентгеновские лучи). В данном случае предмет сканируется через отражение светового потока.

Технологии трехмерного сканирования:

Лазерная. Функционирование устройств основывается на принципе работы лазерных дальномеров. Лазерные сканеры 3d характеризуются точностью получаемой трехмерной модели. Правда, их применение затруднительно в условиях подвижности объекта. Это больше 3d сканер для помещения. Сканирование человека 3d сканером лазерного типа практически невозможно.
Оптическая. В данном случае применяется специальный лазер второго класса безопасности. Оптический 3d сканер отличается большой скоростью сканирования. Его использование исключает любое искажение, даже если объект будет двигаться. Также нет необходимости в нанесении отражающих меток. Правда, такие устройства не подходят для исследования зеркальных, прозрачных или блестящих изделий. Зато это отличный вариант 3d сканера человека.

Современные 3d сканеры

Устройства могут отличаться по многим параметрам: сфере использования, габаритам, форме, технологии. Современные агрегаты применяются и в промышленной, и в бытовой сфере. Промышленный 3d сканер полезен в:

инженерии;
медицине;
производстве;
дизайне;
киноиндустрии;
сфере создания компьютерных игр.

Особое внимание хотелось бы уделить ультразвуковому 3d сканеру. Он является настоящей находкой для современной медицины. Устройства снабжаются энергетическими, цветными, тканевыми, непрерывноволновыми и импульсными допплерами. Данный агрегат характеризуется высочайшей разрешающей способностью, поэтому популярен в маммологии, акушерстве, урологии, исследовании сосудов и мышечных тканей, эхокардиографии, неонаталогии, педиатрии.

По принципу работы устройства также отличаются. Рынок предлагает стационарный или переносной, то есть ручной 3d сканер. В качестве сенсора во втором случае используется координатно-чувствительный детектор или аппарат с зарядовой связью. Данный агрегат чрезвычайно удобен тем, что его можно свободно перемещать. Портативный 3d сканер идеально подходит для сканирования труднодоступных мест или крупногабаритных объектов. Измерение можно проводить под любыми углами, вокруг или под исследуемыми предметами.

Устройства используются совместно с разным оборудованием. Это может быть не только 3d сканер для 3d принтера, но и 3d сканер для ipad. Современные производители подобных агрегатов выпускают мобильные устройства, которые работают не только со стационарными компьютерами, но и с планшетами или даже смартфонами. Кроме этого существуют специальные программы, с помощью которых обычные телефоны превращаются в сканеры. К примеру, можно найти 3d сканер для андроид. Он поможет конструировать уникальные детали, проводить быстрое прототипирование и оцифровку объектов.

Программное обеспечение для 3D сканера

David-3D. Предназначается для трехмерного сканирования предметов и преобразования полученных результатов с целью последующего импорта моделей в 3D-редакторы.
Artec Studio 10. Профессиональный инструмент для создания объемных моделей.
Autodesk 123D Catch. Трехмерное сканирование для мобильных телефонов на Android.
Photomodeler Scanner. Позволяет формировать высокоточные stl-модели на основе обычных снимков, сделанных камерой смартфона или планшета.
3DAround. Превращает фото в формате в 2D в реалистичные трехмерные модели.

Видео о 3D сканере

Чтобы лучше понять принцип работы устройств и их разновидности, стоит посмотреть видео про 3d сканеры, которые представлены ниже.

Трехмерное сканирование – это новая технология, которая появилась в конце 20-го века. Прототипы были испробованы еще в 60-х годах. Они не имели широкий спектр возможностей, но хорошо справлялись с основной задачей. В 80-х годах модели усовершенствовали, благодаря лазерам. Улучшился захват объектов.

Также были разработаны контактные датчики, которые оцифровывали поверхность предметов с твердым и сложным строением. Оборудование разрабатывалось по технологиям военной промышленности с использованием навигаторов. 3D сканеры используются в дизайнерских студиях, автомобильных концернах и в киноиндустрии. Первыми моделями были: Head Scanner, 3D-сканер REPLICA и другие.

3D сканер: что это такое, и как он работает

3D сканер – это устройство, занимающееся исследованием физических объектов и воссозданием моделей в цифровом формате. Могут иметь стационарные или мобильные формы. Особая лампа или лазер используется для подсветки деталей, что увеличивает точность измерений.

Пример 3D сканера

Модели трехмерных сканеров имеют отличия:

сферу использования;
габариты;
формы технологии.

Применяются в промышленности и в быту. Промышленные аппараты полезны в:

медицинских учреждениях;
инженерии;
производстве;
дизайне;
компьютерных технологиях;
киноиндустрии.

Ультразвуковой 3D сканер незаменим в современной медицине. Агрегат снабжен энергетическими, цветными, тканевыми и импульсными доплерами. Характеризуется большой точностью, вплоть до 0,1 мм. Используется в маммологии, урологии, акушерстве, исследовании сосудов, в кардиографии и педиатрии.

Во время процесса сканирования аппаратом создается множество точек, огибающих объект. Далее они реконструируют предмет и переносят его на монитор. Тоже касается и цветов.

3D сканер имеет вид обычной камеры. То есть информация собирается только с тех поверхностей, на которые попадал световой луч. Различия между ними заключаются в том, что сканер тщательно исследует объект и выдает точное расстояние от точек к поверхности. Это позволяет видеть фигуру сразу в трех областях.

Полноценное моделирование несет в себе несколько сканирований. Это необходимо для подробного анализа. Все данные выкладываются в общую систему, а там уже происходит привязка плоскостей и конвейер (моделирование).

Справка! Правильное сканирование предмета заключается в плавных движениях и поворотах. Если повернуть сканер на 90 градусов по горизонтали, последует звуковой сигнал и траектория отслеживания прервется.

В этом видео рассказывается о том, как работает 3D принтер и 3D сканер:

Функциональные возможности 3Д сканера

От технологии сканирования зависит принцип работы трехмерного сканера. Подсветка и встроенные камеры измеряют расстояние до объекта. Картинки, получаемые в процессе, сопоставляются. Далее происходит тщательный анализ данных и отображение цифровой, трехмерной модели на экране. Работа лазерного 3D сканера основана на измерении расстояния до объекта в заданных точках. Полученные сведения выводятся в координаты.

Основная цель использования 3D сканеров – создание точных трехмерных объектов. В дальнейшим они используются для обработки на специализированном программном обеспечении, для последующей печати на трехмерных принтерах.

По принципу использования сканеры могут быть:

Ручные 3D сканеры. Подходят для домашнего пользования, просты в использовании, имеют малый вес и габариты.

Портативные3D сканеры. Модель для работы с выездом и стационарной установкой.

Настольные. Профессиональные модели, подойдут для использования в офисе, инженерных бюро и дизайнерских студиях.

Стационарные. Используются в промышленных целях.

Оптические. Работают на основе комбинации света и оптических камер.

Классификация лазерных 3D сканеров

Трехмерное сканирование подразделяется на 2 типа:

Контактное. Метод представляет собой контакт с предметом.
Бесконтактное. Перспективный метод сканирования, так как позволяет создавать скан моделей, находящихся в труднодоступных местах.

Бесконтактные подразделяются на 2 категории:

Контактные

Механический щуп соединен с контактами в сканере. Он снабжен датчиком, который измеряет высоту, глубину объекта. Координаты собраны в сетке, которые можно регулировать из программы. Механизмом могут допускаться угловые перемещения для впадин и отверстий. Процесс можно ускорить самостоятельно, изменяя шаги сетки: уменьшать сложные участки, повысив точность и сокращая время.

Данные устройства работают по следующему принципу: происходит зондирование предмета при помощи физического контакта, когда тот находится на прецизионной проверочной поверхности. Отличается от других видов сверхточной работой. Недостаток – может изменить или повредить объект. Такие сканеры проводят изучение объекта напрямую. Если объект лежит неправильно или двигается во время сканирования, его удерживают в неподвижном состоянии специальные тиски.

Пример контактного 3D сканера

В таком 3D сканере используется 3 вида механизма:

Использование этих двух механизмов помогает собирать информацию с крупных предметов, имеющих поперечные перегородки и несколько внутренних отсеков.

Координатно-измерительная машина. Именно этот механизм сверхточно читает предмет и способен повредить или деформировать его. Такие минусы машины учитываются при сканировании исторических и хрупких объектов.

Бесконтактные

В основе сканирования таким аппаратом лежит метод изучения предметов при помощи ультразвука и рентгеновских лучей. Процесс происходит путем отражения светового потока. Это может быть обычный свет или определенное излучение. Только после этого объект подвергается цифровому исследованию.

Зачастую сканируемые объекты находятся в освещенных местах. В таком случае используют отражение света в видимом диапазоне. Из этого следует, что бесконтактные 3D сканеры сравнимы с версией видеокамеры. Но такой освещенности недостаточно для подробного анализа, так как свет может распространяться неравномерно. В качестве дополнений используются специальные осветители, при этом увеличивается стоимость, и теряется компактность и мобильность.

Бесконтактный 3D сканер

Пассивные

Такие трехмерные сканеры анализируют отраженное излучение через свет. В качестве святилища используется лазерный луч, в основе которого имеется времяпролетный дальномер. Он рассчитывает расстояние и время движения луча туда и обратно. Используется как световой всплеск, а время его отражения фиксируется при помощи детектора. Как известно, скорость света неизменная величина, и, зная время полета луча в обе стороны, можно подсчитать расстояние от сканера до объекта. За 1 секунду времяпролетные 3D сканеры могут измерить до 100 000 точек.

Активные

Сканирование объектов происходит путем направления волн, представленных в виде лазерного луча или структурированного света. Далее наступает обнаружение и анализ отражения. Сканер отправляет луч на предмет, а камера записывает данные о расположении в координатах. Движение лазера сопровождается фиксацией в поле зрения камеры в разных местах. Такие трехмерные сканеры прозвали триангуляционными, так как луч, камера и конечная точка образуют треугольник.

Технологии сканирования

Существует несколько технологий в трехмерном сканировании:

Лазерная. Основывается на работе лазерных дальномеров. Трехмерная модель считывается с максимальной точностью. Применение таких моделей невозможно для человека из-за того, что объект должен быть неподвижен во время процедуры.
Оптическая. В таком методе используется лазер второго класса безопасности. Преимущество – высокая скорость сканирования. Возможны считывания даже при движении объекта. Не подходит для сканирования зеркальных, блестящих и прозрачных поверхностей. Отличный вариант для сканирования человека.

Справка! Сканирование человеческого лица нужно проводить как можно быстрее, но не прерывистыми и плавными движениями. Проблемы могут возникнуть при снятии волосяного покрова и бороды, моргании глаз и др. Человек должен смотреть выше камеры в неподвижном состоянии. Также следует пользоваться дополнительными настройками, чтобы облегчить ситуацию.

Трехмерное сканирование является незаменимым в некоторых индустриях. К примеру, в стоматологии. Зубы невозможно измерить с большой точностью. Для зубника это долгий и трудоемкий процесс. Трехмерный сканер справится с этим за несколько секунд. Вручную этот процесс происходит с ошибками и множеством переделок и подгонок.

Для точного чертежа зачастую требуется немало замеров. 3D сканирование позволяет воссоздавать объекты, если обвести их по контуру, при этом вращая на столе. Аппарат быстро превратит физический объект в цифровую модель на компьютере. Более того она станет доступна для печати на 3D принтере или станках ЧПУ.

Трехмерные сканеры пользуются большой популярностью в машиностроении, архитектуре, медицине, производстве обуви, стоматологии. Их использование ускоряет производство и уменьшает брак.

В этом видео дается мастер класс по технологии 3D-сканирования:

Преимущества и недостатки 3D сканеров

Как и любое оборудование, трехмерные сканеры обладают рядом достоинств и недостатков.

Преимущества:

Из-за высокой скорости сканирования приборы быстро окупают вложенные в прибор деньги.
Можно проводить анализ объектов, находящихся на улице или за пределами помещений.
Инновационные технологии позволяют определять и передавать все цвета без ограничений.
Нет необходимости прислонять предмет к аппарату, так как сканирование происходит на расстоянии.
Удобный размер позволяет носить прибор с собой в обычной сумке.

Недостатки:

Нет возможности обрабатывать черно-белые объекты, так как принтер не считывает их и выдает неправильную информацию.
Трудно считывает предметы с глубоким рельефом и перегородками.
Прозрачные объекты могут быть отсканированы, если их обработать раствором. В противном случае результат будет в виде бликов и вспышек на снимке.

Зная особенности трехмерных сканеров, можно выбирать варианты для удовлетворения основных потребностей. Самое главное – качественная и современная модель. Только так можно отсканировать объект быстро и качественно.

Цена на 3D сканирование

На рынке электроники представлен большой выбор трехмерных сканеров – от профессиональных до бытовых. Это весомое капиталовложение. 3D сканер должен соответствовать решению задач пользователя и бюджету.

Вот, что нужно знать, при заказе 3D сканирования:

Каждый заказ рассчитывается индивидуально в зависимости от размера объекта, его геометрии и детализации;
Минимальная ставка при трехмерном сканировании составляет – 3000 руб.;
При выезде специалиста с оборудованием придется доплатить;
Заранее оговаривается, какой моделью осуществляется сканирование.

Что входит в услугу:

Ответ на любой вопрос, касающийся трехмерного сканирования;
3D сканирование;
Создание единой 3D модели;
Корректировка и наложение текстур;
Модель сохраняется в нужном формате: OBJ, PLY, WRL, STL, AOP, ASCII, PTX, E57, XYZRGB, CSV, DXF, XML;
Подготовка модели к 3D печати путем оптимизации.

За дополнительную стоимость:

После проведения анализа предмета его делают пригодным для редактирования в CAD,SolidWorks, Компас и других программах. На выходе получается твердотельная модель.
Обработка сканов, склейка, удаление шумов, сглаживание, оптимизация, регистрация сканов и другие дополнительные функции.

После ознакомления с технологией трехмерного сканирования прочитавший может сделать для себя вывод о том, для чего нужен 3D сканер. Цифровые технологии достигли своего пика и перешли в доступный режим. Приемлемая цена и легкость в использовании не заставят покупателя беспокоиться о переходе в цифровой мир.

Технология 3D сканирования считается одной из сложнейших. С каждым годом трехмерный тип анализа объектов развивается по следующим причинам:

Действительно необходимое оборудование для промышленных предприятий.
Незаменим в маркетинговой технологии. Хороший способ создать качественную рекламу и каталоги.
Реалистичные копии пользуются популярность в медицине, кино.

Производством 3D сканеров занимаются как крупные компании, так и небольшие фирмы. А связано это с тем, что цифровое сканирование вышло на новый уровень и может повлиять на развитие многих сфер в индустрии.

Объемное сканирование изобретено более 20 лет назад и в настоящее время активно используется в различных отраслях. Оно уже сейчас позволяет решать задачи, которые казались фантастикой. Вопросы о том, что такое 3D-сканеры, как они устроены и на каком принципе работают, какие выпускаются типы и модели, заслуживают особого внимания любого современного человека. Нижеследующая информация поможет на них ответить.

Что такое 3D-сканеры?

3D-cканеры – это устройства, с помощью которых создаются точные цифровые копии определенного объекта. Прежние конструкции предназначались для копирования документов, фотографий и печатной продукции. 3D-сканеры позволяют получить трехмерные модели, в точности повторяющие образец для копирования. Они значительно облегчают труд проектировщиков и дизайнеров.

Устройства с 3D-технологией обеспечивают копирование объектов практически любой сложности и с большим количеством деталей. Такие сканеры применяются в самых разных областях человеческой деятельности: инженерно-конструкторские разработки, медицина, дизайн, киноиндустрия, промышленное производство, реставрация памятников культуры. Высокая разрешающая способность позволяет применять их при медицинских исследованиях сосудов и тканей, проведении ЭКГ, в неонатологии и педиатрии.

Что такое 3D-сканирование?

Трехмерное или 3D-сканирование – это копирование объемных объектов. Для этого обеспечивается точное измерение всех геометрических параметров, а их обработка позволяет построить цифровую модель (полигональная модель или облако точек). Далее она может выводиться на экран компьютера (гаджета) или на 3D-принтер для материального воспроизводства. При этом полностью повторяются не только размеры, но и структура материала.

Принцип действия и устройство сканера

Устройство сканеров зависит от их типа. Основными узлами являются: камеры для фиксации отраженных лучей, источник подсветки (лучей), механизм для съемки с разных ракурсов и электронный блок для сбора и анализа данных.

Механизм сканера может выполняться в нескольких вариантах:

Каретка с измерительной рукой, размещенной перпендикулярно. Этот механизм подходит для плоских и выпуклых деталей несложной формы.
Манипулятор с угловыми датчиками и шарнирным вращением запястья измерительной руки. Механизм необходим для объектов сложной формы.
Комбинированный механизм, объединяющий оба указанных типа. Он применяется для объектов больших размеров и с перекрывающимися поверхностями.

Основными преимуществами рассматриваемых сканеров являются высокая точность, быстрота получения результата, отсутствие риска повреждения объекта, мобильность. Весь процесс сканирования занимает несколько минут, а порой не более 1 мин. При этом производится несколько миллионов измерений координат разных точек.

Технологии сканирования

Для получения нужной информации об объекте на камерах необходим отраженный луч. По его формированию различаются 2 основные технологии сканирования:

Оптическая . Все измерения производятся с помощью лучей с частотой оптического (светового) диапазона. Они формируются при вспышке специальной лампы или использовании специальных лазеров. Эта технология обеспечивает сканирование с большой скоростью и может проводить измерения на движущихся объектах. Кроме того, с ее помощью можно исследовать человека, т. к. такие лучи безвредны для его организма. Основное ограничение применения – зеркальные и блестящие поверхности, а также прозрачные объекты, где возможны значительные погрешности.
Лазерная . Подсветка обеспечивается источником лазерного излучения. Главное достоинство – высокая точность измерений. Однако сканирование затруднено при движении объекта и исключено для исследования человеческого тела. При использовании лазерной технологии требуется нанесение специальных светоотражающих меток.

Каждая из представленных технологий имеет свои плюсы и минусы. Выбор производится с учетом конкретных условий применения.

Методы сканирования

Можно выделить 2 метода сканирования:

Контактный метод . В этом случае объект помещается на прецизионной поверочной плите, а сканер копирует его путем непосредственного физического контакта. Этот вариант отличается высокой точностью измерений, но процесс занимает больше времени. Кроме того, имеется риск повреждения поверхности объекта, выполненного из особо нежного материала.
Бесконтактный метод . Это устройство проводит все измерения на расстоянии за счет отраженного луча. При этом возможны погрешности, и сам прибор сложнее по конструкции. В то же время появляется возможность копирования труднодоступных деталей. Исключается риск повреждения объекта. В медицине можно использовать только этот метод.

Второй вариант считается более универсальным, а потому имеет и большее распространение.

Виды сканеров

Трехмерные сканеры с бесконтактным методом сканирования подразделяются на 2 основных типа:

Активные устройства . В таких сканерах имеется источник излучения, отправляющий луч, отражение которого воспринимается камерами. В перспективных приборах установлен источник лазерного излучения. Достаточно широко используются и устройства с излучением структурированного света.
Пассивные устройства . В сканерах этого типа нет излучателей. Принцип их действия основан на анализе отраженных лучей сторонних источников, чаще всего, солнечных лучей или видимого света ламп.

Важно! В активных сканерах могут использоваться разные излучатели. Они обеспечивают разную разрешающую способность и точность измерений. Могут использоваться лазерные и рентгеновские лучи, инфракрасное излучение, ультразвук, видимый свет.

Характеристики 3D-сканеров

Выбор 3D-сканера производится по следующим основным параметрам:

Точность копирования. Она определяет степень соответствия параметров копии и оригинала. Эта характеристика учитывает погрешности измерения и диапазон возможных исследований.
Разрешение или разрешающая способность. Она определяет минимально возможное расстояние между измеряемыми точками на объекте. Чем больше таких точек, тем точнее копирование. Принято считать, что минимальное разрешение должно быть не более половины размера самой маленькой детали объекта и его конфигурации. Если на исследуемом элементе будет меньше 2 точек, то размеры его могут быть искажены. Следует учитывать, что разрешение обеспечивает увеличение точности, но прямой зависимости этих параметров нет.
Диапазон сканирования. Он устанавливает минимальное и максимальное расстояние сканера от объекта при исследовании. Кроме того, важно знать поле сканирования, определяющее максимальные размеры объекта (в длину и ширину). Если он не захватывается сканером за один сеанс, то придется совершить несколько операций, что затрудняет последующий анализ.
Покрытие. Оно определяет возможность измерений труднодоступных мест (отверстия, различные каналы и пазы). У портативных сканеров покрытие шире, чем у стационарных устройств.

Вышеуказанные параметры определяют технические возможности сканеров.

Эксплуатационные характеристики

Не менее важны для потребителя и параметры, обеспечивающие удобство использования:

Мобильность. Наибольшей популярностью пользуются устройства, которые можно использовать в любом месте, они легко переносятся вручную. С этим параметром непосредственно связаны такие характеристики, как портативность (размеры), вес и возможность разборки/сборки. Для общего пользования обычно применяются портативные устройства, но для крупных объектов необходимы сканеры, которые имеют значительные габариты. В них важно наличие транспортировочных элементов. Выпускаются также большие, стационарные 3D-сканеры.
Временные параметры. Для пользователя важно знание времени, необходимого для подготовки устройства к работе (размещение, монтаж, калибровка, действия с программным обеспечением); объекта – к измерению; длительности самого сканирования.
Универсальность. Она определяется по возможности копирования объектов разной сложности, формы и размеров. Могут существовать ограничения по материалу объекта, а также по условиям эксплуатации. Например, для некоторых приборов нужна определенная освещенность или температура воздуха.
Простота управления. Для бытовых условий необходимы наиболее простые устройства, не требующие особых навыков. Обслуживание профессиональных приборов может осуществлять специально обученный оператор.

При выборе оборудования следует учитывать все указанные критерии. Однако надо помнить и о том, что повышение их ведет к удорожанию устройств. С учетом этого надо к выбору подходить оптимально, т. е. с учетом конкретных требований, назначения и условий эксплуатации.

Программное обеспечение

В зависимости от того, какое программное обеспечение используется в сканере, можно определить его возможности. В настоящее время устанавливаются такие программы для измерений и обработки результатов:

David-3D. Программа обеспечивает сканирование объектов и подготовку результатов исследования для последующего построения моделей в 3D-редакторах.
Artec Studio 10. Она считается профессиональным инструментом для получения трехмерных моделей объектов разной сложности.
Autodesk 123D Catch. Программа обеспечивает объемное сканирование для мобильных телефонов на Android.
Photomodeler Scanner. Позволяет создавать stl-модели, используя фото, сделанные камерой смартфона или планшета.
3DAround. Программа способна превратить плоское фото (2D) в объемную модель.

Установка нужной программы осуществляется специалистом.

Лучшие модели

Гарантии надежности и качества дают только проверенные производители. На основании отзывов потребителей и заключений экспертов составляются рейтинги лучших моделей 3D-сканеров. Можно отметить некоторые из них.

RangeVision Spectrum

Эта модель представляет собой профессиональный 3D-сканер от компании RangeVision. Устройство оснащено цветными камерами с разрешением 3,1 Mpx и обладает тремя областями сканирования. С помощью данного устройства можно оцифровать объекты от 1 до 3 см.

3D разрешение 1: 0.26 мм, 2: 0.17 мм, 3: 0.072 мм
Время экспонирования 12 сек
Зона сканирования 520 x 390 x 390
Интерфейсы USB 2.0, HDMI
Источник света white-light DLP
Разрешение камеры 3.1 Мп
Расстояние до объекта 300-1000 мм
Точность, мкм 40

Shining 3D EinScan-SE

Это бренд от компании Shining3D. Устройство имеет высокую скорость сканирования, простой интерфейс и универсальность. Помимо данной профессиональной модели компания выпускает портативные сканеры Shining 3D Einscan Pro 2x и Einscan Pro 2x plus. Калибровка устройства производится в автоматическом режиме.

Захват текстур да
Зона сканирования 70 х 70 х 70 см
Интерфейс USB 3.0
Источник света белый свет
Количество камер 2
Размер одного снимка 200х150 мм
Разрешение камеры 1.3 МП
Расстояние до объекта 290-480 мм
Расстояние до точки 0.17-0.2 мм
Скорость сканирования фиксированное
Точность, мкм 100
Цветное сканирование да

Thor3D Drake

Это продукция российской компании Thor3D . Используется технология структурированной подсветки. Устройство может сканировать объекты с разным разрешением в зависимости от размеров (мини, миди и макси). Имеется дисплей. Компания также предлагает 3D-сканер Calibry . Этот портативный прибор может сканировать сложные структуры (волос, мех и т. п.).

Размеры, мм 165x85x273
Страна производитель Россия

3D точность на расстоянии 0.025% на 1 м
Дисплей сенсорный, встроенный
Зона сканирования 500 - 1000 мм
Интерфейс USB 3.0
Источник света LED;белый свет
Калибровка Откалиброван
Поле зрения ≤ (850х1100)
Программное обеспечение Thor3D Suite
Рабочее расстояние ≥ 45 cм - ≤100 cм
Разрешение камеры 2,3 Мп
Расстояние до объекта 65 см
Рекомендуемый размер объекта сканирования От 30 см до 800 см
Скорость сканирования 30 fps, 3 000 000 точек/с
Точность, мкм 100
Формат вывода данных STL
Цветное сканирование Да

Важно! На российском рынке уже сейчас представлены разные модели, что позволяет сделать правильный выбор.

Области применения

Опыт использования 3D-сканеров показывает, что высокая их эффективность достигается в следующих областях:

Медицина: для проведения диагностики, планирования хирургических воздействий, изготовления протезов и анатомической обуви.
Ортопедия: изготовление объектов малого размера точно по потребности.
Дизайн: создание объемной модели объекта для оценки дизайнерского решения.
Для создания оснастки и упаковки точно по размерам объекта и оценки их износа.
Точное восстановление и реставрация музейных экспонатов, архитектурных памятников, скульптур.
Киноиндустрия: создание цветной модели людей и декораций.

Знание возможностей таких сканеров позволяет использовать их с максимальным эффектом.

Практическое использование трехмерного сканирования – это уже реальность сегодняшнего дня. Принцип действия 3D-сканеров основывается на точном измерении расстояний до характерных точек исследуемого объекта, что позволяет определить их координаты в пространстве и построить цифровую объемную модель. В дальнейшем ее можно вывести на экран компьютера или сформировать на 3D-принтере. Существует несколько технологий сканирования и типов устройств, что позволяет учитывать реальные требования. Выбор сканера происходит по основным техническим и эксплуатационным параметрам. Следует также учитывать производителя и рейтинг моделей, составляемый по отзывам потребителей.

Читайте также: