ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Развитие технологии 3d-сканирования все больше и больше приближает нас к более качественному сканированию трехмерных объектов и получения высококачественных их 3d-моделей. Качество таких моделей становится столь детализированным, что по ним можно разрабатывать чертежи и пускать в производство. На сегодняшний день возможно сканирование как маленьких деталей, так и огромных зданий, при этом модель тут же строится на экране монитора.

С таким бурным развитием 3d-сканирование находит применение практически во всех отраслях промышленности и производства, начиная от индустрии сувениров и заканчивая сложными медицинскими и космическими отраслями.

Основным инструментом 3d-сканирования является 3d-сканер. Это периферийное устройство, анализирующее физический объект и на основе полученных данных создающее его 3d-модель. 3d-сканер является отличным инструментом для реверс инжиниринга.

Реверс инжиниринг (обратный инжиниринг или обратная разработка) — это разработка или воссоздание уже существующего изделия или документации на него с целью понять принцип работы.

Разработка изделия с нуля особенно художественного изделия довольно трудоемкий процесс, требуется определение размеров всех деталей и создание по ним 3d-моделей. Соответственно художественные элементы еще более сложнее замерить и в точности воспроизвести вновь.

3d-сканирование позволяет сделать это в считанные минуты или даже секунды. Причем форма и размер изделий не имеет значения. Возможно отсканировать совершенно любые изделия, какие бы сложные поверхности они не имели, и даже самого человека и произведения искусства. В этом вся прелесть 3d-сканирования и его технологий.

Виды сканеров

Сканеры различают по методу сканирования: контактный и бесконтактный.

Контактные сканеры предусматривают контакт щупа сканера с изделием. Они представляют довольно простой процесс сканирования, независящий от освещения, но с их помощью сложно сканировать большие объекты, а также они не могут захватывать текстуру объекта.

Бесконтактные сканеры делятся на активные и пассивные.

Активные сканеры излучают на объект некоторые направленные волны (свет, лазер) и определяют их отражение.

Пассивные сканеры не излучают ничего на объект, они определяют отражение окружающего излучения.

Устройство и принцип работы 3d-сканера

В устройстве сканера входят камеры, с помощью которых сканер определяет расстояние до объекта с разных ракурсов и сопоставляет картинки, передаваемые данными камерами. Используется принцип стереозрения, также как человек с помощью двух глаз определяет расстояние до предмета, 3d сканер при помощи двух камер вычисляет координаты точек объекта. Для более высокой точности и надежности дополнительно к камерам применяют устройства подсветки.

Если сканер основан на работе лазерного луча, то с его помощью и определяются расстояния в заданных точках, в основе этого типа сканера лежит времяпролетный лазерный дальномер.

На основе анализа полученных данных компьютер формирует 3d-модель сканированного объекта.

Оптические и лазерные сканеры обладают своими возможностями и ограничениями, так сканирование человека лазерным сканером практически невозможно, а оптические не подходят для сканирования зеркальных и прозрачных или блестящих изделий, но отлично подходят для сканирования человека.

Результатом 3d-сканирования является полигональная модель или облако точек в формате .stl, .ply, .obj.

Но использовать ее в таком виде сложно, это же по сути облако точек, то есть набор вершин в трехмерной системе координат, заданных координатами X, Y, Z и предназначеных для представления внешней поверхности объекта.

Но на основе этой модели можно получить полноценную CAD-модель. Для этого можно использовать различные CAD-системы, позволяющие конвертацию формата .stl в формат CAD-системы или переходные форматы .step, .igs, .sat, .x_t и т.д.

Если модель сложная, то не все CAD-системы позволят это сделать. Возможно применить следующий способ. C помощью системы, например, FreeCAD или другой, на основе stl-модели построить сетку поверхности.

А уже полученную сетку преобразовать в твердое тело и экспортировать в необходимый нам промежуточный формат. Далее модель может редактироваться любыми CAD-системами.

Вот так быстро и просто можно получать 3d-модели существующих изделий. Разработка модели вручную с измерением штангенциркулем заняла бы гораздо больше времени и сил.