3д Сканеры

3D сканер (по другому его еще называют 3D scanner или сканер 3Д – «три дэ») – это инновационное устройство, которое позволяет создавать точные трехмерные модели реальных объектов с высокой степенью детализации и получать информацию о поверхности, форме и цвете объекта в компьютерном/математическом/цифровом виде. Он преобразует объект в его цифровое изображение подобно тому, как простой 2D сканер преобразует изображение на листе бумаги в изображение на компьютере.3D-сканеры делятся на два типа по методу сканирования:

• Контактный, такой метод основывается на непосредственном контакте сканера с исследуемым объектом.
• Бесконтактный

Неконтактные устройства в свою очередь можно разделить на две отдельные категории:

• Активные сканеры
• Пассивные сканеры

Активные сканеры излучают на объект некоторые направленные волны (чаще всего свет, луч лазера) и обнаруживают его отражение для анализа. Возможные типы используемого излучения включают свет, ультразвук или рентгеновские лучи.

Пассивные сканеры не излучают ничего на объект, а вместо этого полагаются на обнаружение отраженного окружающего излучения. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет — легкодоступное окружающее излучение.

Полученные методом сканирования 3D-модели в дальнейшем могут быть обработаны средствами САПР и, в дальнейшем, могут использоваться для разработки технологии изготовления (CAM) и инженерных расчётов (CAE). Для вывода 3D-моделей могут использоваться такие средства, как 3D-монитор, 3D-принтер или фрезерный станок с поддержкой G-кода.

 

Как правило, 3D сканер представляет собой небольшое электронное устройство, ручное (весом до 2 кг) или стационарное, которое использует в качестве подсветки лазер или лампу вспышку. Существуют модели 3D сканеров, предназначенные для сканирования объектов различных типов и размеров, будь то ювелирные изделия, музейные экспонаты или лица людей. Точность получаемых моделей объектов варьируется от десятков до сотен микрометров. Возможно сканирование с передачей цвета или только формы поверхности. Эти устройства не только упрощают процесс создания трехмерных моделей, но и решают эту задачу с максимальной точностью по отношению к исходному оригиналу.

 

Области применения 3D-сканеров

3D сканеры используются  в различных областях и служат для получения моделей объектов со сложным профилем, увеличения скорости разработки, уменьшения сроков в производстве.

В области реверс-инжиниринга 3D сканеры позволяют снимать размеры объектов и создавать их 3D модели. На выходе3D сканера пользователь получает высокоточную цифровую модель реального физического объекта.

Эти устройства будут полезны в промышленности для бесконтактного контроля поверхностей сложной геометрической формы деталей, проектирования систем. Также они пригодятся для оценки износов оснастки и создания упаковки точно повторяющей форму изделия.

В медицине с помощью 3D сканера можно наблюдать за ходом лечения пациентов, осуществлять предоперационное планирование, создавать анатомическую обувь. Широкое применение они получили в сфере ортодонтии, где необходимо точное, качественное сканирование объектов небольшого размера.

Дизайнеры используют 3D сканеры для получения формы объекта, и её доработки. В музейном деле и археологии они пригодятся для детального сканирования, точного восстановления и реконструкции скульптур и памятников архитектуры.

Сканирование людей (получение цветной 3D модели человека) может быть использовано для киноиндустрии и анимации.

Купить 3D сканер может позволить себе как завод, конструкторское бюро, так и небольшая компания. На сегодняшний день 3D сканеры являются доступным инструментом. Цена 3D сканеров зависит от технологии, применяемой для сканирования.

 

 

Принцип работы 3D-сканера

Принцип работы 3D сканера достаточно прост, и заключается в получении и сравнении изображения от двух камер. Подобно тому, как человек способен определять расстояние до предметов при помощи двух глаз, оптический 3D сканер вычисляет расстояние до объекта, используя 2 камеры. Обычно в дополнение к камерам используется подсветка (лазер или вспышка лампы), помогающая достигать высокой точности и надежности в измерениях.

Все данные об измерениях, а так же снимки переходят в портативный компьютер, данные и поверхность сканируемой детали запоминаются, анализируются и выводятся на экран в виде трёхмерного изображения. С помощью компьютера можно управлять процессом сканирования, выбирать разрешение и необходимые области для уточнения детализации, сохранять и изменять полученные с помощью трёхмерного лазерного сканера данные.

Отличие оптического и лазерного 3D сканера (технологии сканирования)

Для создания 3D сканеров могут быть использованы различные технологии, каждая из которых имеет свои ограничения, преимущества и недостатки. Сегодня основными являются оптическая и лазерная технологии.

В первом случае используется лазер II класса безопасный для зрения. Чтобы 3D сканер с лазерной подсветкой имел привязку к объекту сканирования, нередко используются специальные светоотражающие марки, закрепляющиеся рядом с объектом сканирования или непосредственно на нём в определённых точках.

Во втором случае сканирование осуществляется с помощью подсветки объекта лампой вспышкой. На объект проецируются линии, образующие уникальный узор. Информация о форме поверхности объекта содержится в искажениях формы проецируемого изображения.

Ограничения в сканируемых объектах присутствуют в каждой из этих технологий. Лазерные сканеры по большей части не применимы для сканирования подвижных объектов, так как сканирование занимает достаточно продолжительное время. Следовательно, их использование затруднительно в случае, если объектом является человек. К тому же существует необходимость нанесения специальных светоотражающих меток. Преимущество использования данной технологии состоит в высокой точности получаемой 3D модели.

Оптические 3D сканеры сталкиваются с трудностями при сканировании блестящих, зеркальных или прозрачных поверхностях. Преимуществами таких устройств является большая скорость сканирования, что устраняет проблему искажения получаемой модели при движении объекта, и отсутствие необходимости нанесения отражающих меток. Это дает возможности сканирования человеческих лиц.