3Д сканеры: что это, зачем нужны, виды

О технологии трехмерного сканирования заговорили в конце 20-х, хотя еще в 60-х уже был первый 3Д сканер. Правда, спектр возможностей того 3Д сканера нельзя назвать широким, однако с основной функцией он неплохо справлялся.

{ ArticleToC: enabled=yes }

Из истории

До восьмидесятых годов занимались усовершенствованием сканера. Удалось увеличить захват предметов, которые сканировались. Это время связано с появлением контактных датчиков, позволяющие оцифровывать предметы простой конфигурации. Разработчики позаимствовали для усовершенствования оборудования оптические технологии в военной промышленности.

Новые приборы интересовали не только конструкторов дизайнерских студий, но не менее интересными были для автоконцернов и работников индустрии кино.

До 2000 годов их представляли различные компании.

Сегодняшние модели от предшественников отличаются компактными размерами, позволяющими их легко транспортировать. Существенно улучшены и их характеристики.

Принцип действия

В задачу сканеров 3D входит анализирование физических объектов и воссоздание их точнейших копии в цифровом формате. Роль подсвети выполняет лазер или специальная лампочка, увеличивающие точность проводимых измерений.

Для сканирования применяются различные технологии, поэтому различными будут и принципы, положенные в основу работы.

3Д сканер определяет расстояние под различными ракурсами, используя для этого подсветку и встроенные видеокамеры. Получаемые от них изображения анализируются и на монитор выводится трехмерная модель.

Если подсветкой служит лазер, удаленность предмета измеряется в определенных точках и, опираясь на полученные значения, координаты выводятся на монитор.

Трехмерное сканирование: способы

Все имеющиеся методы подразделяют на две модели – контактную и бесконтактную.

В первом случае, сканирование осуществляется при физическом контакте с конкретным объектом, находящимся на поверочной плите. Сканер 3D, использующий этот метод, характеризуется высокой точностью измерений. Правда, минус состоит в том, что предмет, подвергающийся сканированию может быть поврежден.

Второй, т.е. бесконтактный способ использует специальный свет, ультразвук либо рентгеновские лучи. Сканирование при этом происходит благодаря отражающемуся световому потоку. Предмет не повреждается, но точность метода ниже, чем при контактном способе.

Трехмерное сканирование: технологии

Основных их две – лазерная и оптическая.

Функционирование конструкций, основанных на использовании лазера, основывается на действии лазерных дальномеров. Для подобных сканеров основной показатель – высокая точность.

Но, использование метода в условиях движущегося объекта затруднено. В основном это устройства больших размеров, предназначенные для помещений. Просканировать людей с их помощью невозможно.

Оптическая технология использует лазер, относящийся ко 2 классу безопасности, для которого возможно сканирование объекта, который движется, поскольку отличается он высокой скоростью, минимальным искажением, отсутствием необходимости в отражающих отметках.

Но, недостатков не лишены и они. В первую очередь, они непригодны для объектов с прозрачной, блестящей и зеркальной поверхностями. Зато идеально справляются со сканированием людей.

Отличия современных сканеров

Их много:

• по области применения;
• размерам;
• технологиям;
• конфигурации.

3В сканеры незаменимы в:

• медицине;
• дизайнерском деле;
• на различных производствах;
• создании кинофильмов;
• создании игр компьютерных.

Отдельного слова заслуживает 3D сканер, работающий на ультразвуке.

Для современных медиков это настоящая находка.

В них применяют допплеры:

• цветные;
• энергетические;
• импульсные;
• тканевые;
• непрерывные волновые.

Такие конструкции отличаются необычайной разрешающей способностью, что актуально для таких направлений, как:

• маммология;
• акушерство;
• неонаталогия;
• урология;
• эхокариография;
• педиатрия.

На рынок поставляют переносные и стационарные 3D сканеры. В переносных конструкциях сенсором служат координатночувствительный прибор с зарядовой связью или же детектор.

Его удобство связано с возможностью легко перемещать конструкцию. Такое устройство будет идеальным, если требуется сканирование мест труднодоступных или габаритных предметов. Измерять он позволяет под различными углами, под объектами вокруг него.

С подобными устройствами используется другое оборудование, т.е. они предназначаются для трехмерных принтеров, а также для работы ipad. Разработчиками таких агрегатов выпускаются мобильные конструкции, работающие как со стационарными компьютерами, так и с планшетами и смартфонами.

Есть сегодня специальные программы, превращающие в сканеры традиционные мобилки (андроиды, например). Они пригодны для проведения оцифровки и прототипирования.

Программы

• David-3D. Необходима для проведения сканирования предмета трехмерного и преобразования данных, импортируемых в 3d-редакторы;
• Artec Studio 10. Используется профессионалами. Позволяющим создавать модели объемные;
• Autodesk 123D Catch. Служит для трехмерного сканирования Android;
• Photomodeler Scanner. Служит для формирования stl-моделей, в основе которых лежат классические фото, сделанные с помощью смартфонных камер и планшетов;
• 3DAround. Позволяет модифицировать в реалистические модели снимки формата 2d.

Видео

Для лучшего понимания работы 3D сканеров, смотрите видео:

Видео: 3D-сканер для шедевров

Видео: Forge: 3D Scanning for Android

Видео: «ИННОПРОМ-2015»: портативный 3D-сканнер для промышленности

XYZ 3D HAND SCANNER

Сканер 3D Hand Scanner – новинка фирмы XYZ.

Главные отличия ручного устройства:

• простота использования;
• мобильность;
• отсутствие необходимости в специальной подготовке.

Выпущен разработчиком для неподготовленных пользователей, т.е. без специального обучения. Трехмерную модель из формата STL с ним легко перевести реальный объект с размером, лежащим в диапазоне 5-60 см.

Применяется для сканирования:

• предметов мебели и негабаритных;
• людей;
• животных.

Характеристики

• тип – ручной;
• сканируемая область min и max, мм – 50х50х50 и 600х600х300 (400х250х400);
• точность выполнения работ, мм – 1,5;
• обеспечение программное и форматы, которые поддерживают устройства – XYZ Software и STL, OBJ;
• интерфейс – USB 3.0;
• удаленность объекта, который исследуют, м – 0,1-0,7;
• совместимость – с программами, начиная с Windows 8.1 и с Microsoft .NET Framework 4.0;
• размер, мм – 147х57х61;
• масса, г – 237.

Купить

Видео

Видео: Handheld 3D Scanner XYZprinting

SENSE NEXT GEN

Производит его американской фирмы 3D Systems. Он является обновленной версией получившего отличные отзывы сканера Sense.

Основными отличиями от более ранней версии считаются:

• меньшая зона сканирования;
• улучшенная стабильность процесса;
• более высокие качественные показатели.

Благодаря тому, что устройство оснастили новой камерой, заметно улучшилось качество текстур. Теперь имеется возможность совместить его с планшетами, на которых установлен Windows 10.

Как и в описанной выше модели, сканер не нуждается в предварительном обучении, очень прост в работе, мобилен, сканирует, не пропуская самых меленьких деталей. Размер отсканированного предмета – 0,2 – 2 м.

Подходит для сканирования:

• помещений;
• автомобилей;
• предметов мебели;
• животных;
• человека и пр.

Характеристики

• тип – ручной;
• размеры max и min сканируемых областей, мм – 200х200х200;
• видимость: по вертикали – 57,5 град., горизонтали – 45, диагонали – 69;
• кабель USB (длина в метрах) – 2,13;
• точность, зависит от расстояния, на котором находится объект, мм – 0,5-0,9;
• расстояние до сканируемого объекта, м – 0,2-6;
• разрешение кадра (цветного) – 1920х1080;
• совместимость – Windows 7 и 8, а также Mac OS;
• программы – Sense Software;
• интерфейс – USB 3.04;
• поддерживает форматы – PLY, STL.

Купить недорого

Видео

Видео: Обзор 3D-сканера Sense: что может недорогой «3д-сканер» от 3D Systems?

ISENSE

Устройство iSense от американской компании 3D Systems разработан, чтобы превратить iPad и iPhone в ручной сканер. Габариты его невелики, поэтому переносить его несложно. С его помощью сделать трехмерную модель так же просто, как обычный фотоснимок.

Сканировать можно предметы, размер которых не превышает трех метров. Трехмерная м после сканирования хранится в STL формате, что пригодно в дальнейшем для печати на любом принтере 3D.

Характеристики

• тип – ручной;
• сканируемая область (максимальная и минимальная), мм – 200х200х200 и 3000х3000х3000;
• видимость в градусах – 45 и 58 (по вертикали и горизонтали);
• точность, мм – от 0,9;
• расстояние до объекта, м – 0,4-3,5;
• автономная работа, ч – 3-4 (сканирование) и 1000 (режим ожидания);
• совместимость с устройствами – iPad mini Retina, iPad Air и Air 2, iPhone 6+ и iPhone;
• совместимость с программами – начиная с iOS 7;
• габариты, см – 11,92х2,9х2,79;
• вес – менее 100 граммов.

Купить выгодно

Видео

Видео: iSense 3D Scanner

SHINING 3D EINSCAN-SP

Это универсальное устройство принадлежит к новому поколению. Пригодно для настольных компьютеров. Сканер китайского производителя обеспечивает высочайшую детализацию, дает дизайнерам и аниматорам неограниченные возможности в цифровой 3D-среде.

Легкий и простой в эксплуатации, он обеспечивает скоростное сканирование. Одиночное сканирование возможно продолжительностью до 4 секунд. При автосканировании круговом, т.е. в 360 градусах, оно сокращается до 1 с.

Преимущества

• программное обеспечение на русском языке;
• простейший интерфейс;
• стол, поворачивающийся в автоматическом режиме, поставляемый в комплекте;
• возможность использования неподготовленными людьми.

Основные параметры

• камер – 2;
• разрешение – 1,3 MPix;
• режимы – авто и фиксированный;
• источник света – белый;
• области сканирования max в режиме авто и фиксированном – 200х200х200 и 1200х1200х1200 мм;
• скорость – 4 с (фиксированный) и 1 м (фиксированный);
• точность – 0,05 мм;
• расстояние – 290-480 мм;
• совместим – от Win7;
• размеры – 570х210х210 мм;
• формат данных – PLY, PLY, STL, OBJ;
• вес – 4,2 кг.

Купить

Видео

Видео: 3D сканер Shining 3D EinScan-S