Методы и технологии 3D-сканирования

13 июня, 2023 1070

3D-сканирование, революционная технология, изменила множество отраслей промышленности, от производства до развлечений. Но что именно представляет собой 3D-сканирование? Если говорить простым языком, то это метод захвата формы объекта с помощью  3D-сканера , создающий цифровую копию в трех измерениях.

 Содержание :

Важность 3D-сканирования

Почему 3D-сканирование так важно? Все дело в точности и эффективности. 3D-сканирование позволяет нам фиксировать точные измерения и детали, которые традиционные методы могут упустить.

Различные методы 3D-сканирования

Существует несколько методов 3D-сканирования, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных.

Лазерная триангуляция

Принцип работы

Лазерная триангуляция предполагает проецирование лазерной линии на объект, а затем улавливание отражения с помощью датчика. Сканер рассчитывает расстояние на основе угла отраженного света, создавая трехмерное облако точек.

Применение

Лазерная триангуляция широко используется в таких отраслях промышленности, как автомобильная и аэрокосмическая, благодаря своей высокой точности.

Лазерный 3D-сканер FreeScan UE Pro

FreeScan UE Pro - это многофункциональный ручной 3D-сканер, предназначенный для высокоточного метрологического контроля. Он унаследовал высокую метрологическую точность и легкую конструкцию FreeScan UE, при этом расширив возможности для тонкого сканирования и глобального контроля точности крупномасштабных сканируемых деталей. В нем используется 26+5+1 линий синего лазера и интегрирован фотограмметрический модуль. Это профессиональное метрологическое 3D-решение, которое может применяться для сканирования сценариев различных размеров, а также для контроля точности метрологического уровня, обратного инжиниринга, аддитивного производства и других приложений.

Особенности

Метрологический класс, высокая точность: Точность до 0,02 мм, обеспечивающая стабильные результаты высокоточного сканирования.

Глобальный контроль точности: Встроенная фотограмметрия не требует размещения точек кодирования, быстро фиксируя пространственное положение целевого кадра.

Несколько режимов сканирования: 13 синих лазерных крестов для быстрого сканирования крупных объектов, 5 параллельных лазерных линий для точного сканирования и одна лазерная линия для сканирования глубоких отверстий и узких областей.

Простота эксплуатации: Унаследовав легкий и эргономичный дизайн серии UE, интуитивно понятный пользовательский интерфейс обеспечивает простоту управления и сокращает время обучения.

Широкий диапазон адаптации к материалам: Поддерживает сканирование черных и высокоотражающих поверхностей, более эффективное сканирование.

Тонкая и богатая детализация: Благодаря камерам высокого разрешения и 5 параллельным лазерным линиям, обеспечивается многофункциональное сканирование объектов и более точное восстановление мелких деталей.

Плавный интерфейс с программным обеспечением для управления и проектирования: Данные сканирования могут быть импортированы одним щелчком мыши в основные программы управления и проектирования 3D, такие как Geomagic Control X, Geomagic DesignX, Verisurf Inspect и т.д., что повышает эффективность рабочего процесса.

Технические характеристики:

  • Режим сканирования: Многострочное сканирование, однострочное сканирование, точное сканирование

  • Источник света: 26 лазерных линий, одна лазерная линия; 5 параллельных лазерных линий

  • Рабочее расстояние: 300 мм; 200 мм

  • Точность сканирования: До 0,02 мм

  • Скорость сканирования: 1,850,000 точек/сек

  • Глубина резкости: 170 ~ 680 мм

  • Макс. Диапазон сканирования: 600 × 550 мм

  • Фотограмметрия: Встроенная фотограмметрия с масштабной линейкой

  • Объемная точность: 0,02+0,03 мм/м (стандартный режим); 0,02+0,015 мм/м (режим глобального контроля ошибок)

  • Класс лазера: Класс Ⅱ (безопасный для глаз)

  • Интерфейс: USB 3.0

  • Размеры: 298 мм x 103,5 мм x 74,5 мм

  • Вес: 840 г

  • Источник питания DC: 12V, 5.0A

  • Рабочая температура: -20 ~ 40℃

  • Влажность: 10-90%

  • Сертификация: CE,FCC,ROHS,WEEE,KC

  • Рекомендуемая конфигурация: ОС: Win10, 64 бит; Видеокарта: Карты серии NVIDIA GTX/RTX, выше или равные GeForce RTX 3060; Видеопамять: ≥ 6 Гб; Процессор: I7-8700; Память: ≥ 32 Гб

Сканирование структурированным светом

Принцип работы

При  сканировании структурированным светом  для создания 3D-изображения используются световые модели и то, как они деформируются при ударе об объект. Это похоже на набрасывание сети на объект и наблюдение за ее драпировкой.

Применение

Этот метод часто используется в кино и игровой индустрии для создания 3D-моделей персонажей и объектов.

3d-сканер EinScan Pro HD

 EinScan Pro HD  - это профессиональный ручной 3D-сканер от компании Shining 3D. Визуально он похож на предыдущие модели, но имеет несколько существенных улучшений. Область сканирования была увеличена до 310x240 мм, что даже больше, чем у EinScan Pro 2X. Pro HD имеет преимущество в скорости сканирования больших объектов. В новой модели улучшены алгоритмы сканирования темных объектов и глянцевых поверхностей, а также реализован режим высокой четкости (HD) для получения 3D-изображений с повышенным разрешением.

По сравнению с предыдущими моделями, EinScan Pro HD имеет несколько ключевых улучшений. Область сканирования была увеличена до 310x240 мм, что даже больше, чем у EinScan Pro 2X. Pro HD имеет преимущество в скорости сканирования больших объектов. В новой модели улучшены алгоритмы сканирования темных объектов и глянцевых поверхностей, а также реализован режим высокой четкости (HD) для получения 3D-изображений с повышенным разрешением.

Сканер также хвалят за высокую точность, высокую скорость работы, отличную эргономику и сравнительно низкую цену. Однако модуль цветного сканирования необходимо приобретать отдельно.

3D сканер Shining Einscan Pro HD
3D сканер Shining Einscan Pro HD
  • Форматы файлов OBJ, STL, ASC, PLY, P3, 3MF
  • Программное обеспечение ExScan Pro, Solid Edge SHINING 3D Edition
  • Вес, кг 1,13
  • Выравнивание Выравнивание ручное, маркера; текстуры; гибридное выравнивание
  • Глубина резкости, мм ±100
  • Зона сканирования 209х160 мм - 310х240 мм
  • Источник света LED
  • Объемная точность 0,3 мм/м
  • Операционные системы Win10, 64bit
  • Расстояние до объекта 510 мм
  • Расстояние до точки 0,2-3 мм; 0,25-3 мм; 0,24 мм
  • Точность, мкм до 40
  • Цветное сканирование Да (с дополнением: Color Pack)
  • Скорость сканирования ручные режимы: 10 кадров/сек, 3,000,000 точек/сек; фиксированные: <0 .5 сек/1 скан
  • Требования к конфигурации ПК Видеокарта: NVIDIA GTX1080 и выше; видеопамять: >4G, процессор: I7-8700, память: 64G, интерфейс: высокоскоростной USB 3.0

EinScan Pro 2X 2020

EinScan Pro 2X - это ручной 3D-сканер от компании Shining3D, известной своими инновационными и экономически эффективными решениями в области 3D-сканирования и аддитивного производства. Pro 2X является усовершенствованной версией серии Pro и поставляется в комплекте с ExScan Pro, собственным программным обеспечением для сканирования, разработанным для упрощения процесса сканирования.

Сканер компактен и эргономичен, весит около 1 кг, что делает его портативным и простым в использовании. Он имеет максимальный диапазон сканирования 225 x 170 мм и может достигать скорости сканирования 1 500 000 точек/с. Он предлагает отличное соотношение цена/качество с точностью 0,04 мм и расстоянием между точками 0,16 мм (фиксированный режим), обеспечивая высокое разрешение выходных данных.

Pro 2X имеет четыре варианта сканирования и выбор методов выравнивания для различных применений. Возможности сканирования могут быть расширены путем установки одного из фирменных комплектов модернизации, а именно Color Pack и Industrial Pack.

В сканере используется технология структурированного света для точного сканирования малых и средних объектов. Он оснащен высококачественной оптикой, позволяющей получать данные с максимальной точностью 0,05 мм в ручном режиме и 0,04 мм в стационарном режиме. Быстрый режим позволяет делать до 30 кадров и 1 500 000 точек в секунду.

3D сканер Shining 3D Einscan Pro 2x 2020
3D сканер Shining 3D Einscan Pro 2x 2020
  • Вес, кг 1.13
  • Форматы файлов OBJ, STL, ASC, PLY, P3, 3MF
  • Возможность захвата текстуры Да (с модулем цветного сканирования)
  • Глубина резкости, мм ±100
  • Зона сканирования 150х120 мм – 250х200 мм
  • Интерфейс USB 3.0
  • Источник света LED
  • Объемная точность 0,3 мм/м
  • Расстояние до объекта 400 мм
  • Расстояние до точки Ручные режимы: 0.2-2 мм; Фиксированные режимы: 0,16 мм
  • Скорость сканирования Ручное HD: 10 fps, 3 000 000 точек/с; Ручное быстрое: 30 fps, 1 500 000 точек/с; Фиксированное: <1 с
  • Точность сканирования от 40 мкм

Фотограмметрия

Принцип работы

Фотограмметрия предполагает получение нескольких фотографий объекта с разных ракурсов, а затем с помощью программного обеспечения сшивание их в 3D-модель.

Применение

Фотограмметрия популярна в археологии и топографии, где она используется для создания 3D-карт объектов и ландшафтов.

Фотограмметрическая система DigiMetric

Фотограмметрическая система  DigiMetric  - это оптическая цифровая координатно-измерительная машина нового поколения. Это тип оборудования для трехмерных измерений, которое широко используется в отраслях производства крупного и тяжелого оборудования, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, энергетическое оборудование и машиностроение. Эта система открыла новую эру в области технологий быстрого 3D-измерения крупногабаритных деталей.

Ключевые особенности фотограмметрической системы DigiMetric:

  • Быстрота: Система обеспечивает быструю съемку и обработку данных.

  • Бесконтактное измерение: В системе используются фотографические измерения, что означает отсутствие контакта с заготовкой.

  • Простота эксплуатации: Система не требует громоздких операций по настройке местоположения и точной коррекции. Она проста в использовании и не требует от оператора специальных навыков.

  • Широкая адаптируемость: Система не имеет ограничений по окружающей среде и диапазону измерений. Измерения можно проводить в мастерской или на строительной площадке.

  • Портативность: Фотограмметрическая система портативна и может переноситься одним человеком в поле или другие места для проведения измерений.

Технические характеристики фотограмметрической системы DigiMetric:

  • Компоненты системы: Измерительная система DigiMetric, программное обеспечение Professional, цифровая камера, высокоточная измерительная шкала, точка кода, точка отметки.

  • Точность измерения: ≤0,1 мм/4м, ≤0,025 мм/м

Эта система представляет собой комплексное решение для отраслей, где требуются точные и эффективные 3D-измерения крупных деталей.

Новые технологии в 3D-сканировании

ИИ и машинное обучение в 3D-сканировании

Преимущества и проблемы

ИИ и машинное обучение начинают играть важную роль в 3D-сканировании, помогая автоматизировать процесс и повысить точность. Однако эти технологии также создают новые проблемы, такие как необходимость в больших объемах данных и риск алгоритмической предвзятости.

Заключение

Будущее 3D-сканирования

3D-сканирование - это быстро развивающаяся область, в которой постоянно появляются новые технологии и приложения. Поскольку мы продолжаем внедрять инновации, возможности 3D-сканирования практически безграничны.

Часто задаваемые вопросы

Что такое 3D-сканирование?

3D-сканирование - это метод захвата формы объекта, создающий его цифровую копию в трех измерениях.

Каковы некоторые распространенные методы 3D-сканирования?

К распространенным методам относятся лазерная триангуляция, сканирование структурированным светом и фотограмметрия.

Как ИИ используется в 3D-сканировании?

ИИ может помочь автоматизировать процесс 3D-сканирования и повысить точность, но он также создает новые проблемы, например, необходимость в больших объемах данных.

В каких отраслях используется 3D-сканирование?

3D-сканирование используется во многих отраслях, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность, кино и игровые индустрии, археологию и топографию.

Каково будущее 3D-сканирования?

У 3D-сканирования большое будущее, поскольку постоянно появляются новые технологии и приложения.

Оставить комментарий

Москва, W Plaza, Варшавское ш., 1с2, офис A102 Москва, Россия +74994509947