Технологии 3D. Технологии 3Dсканирования
 Скачать 18.24 Kb.
|
|
Технологии 3D-сканирования Неотъемлемой составляющей развития аддитивных технологий являются технологии создания цифровых моделей физических объектов. 3D-сканирование объектов — процесс получения компьютерной модели на основе геометрии исследуемого изделия. Данные технологии используются для метрологического контроля изделий, изготовленных как традиционным методом, так и с помощью аддитивных технологий. 3D-сканер позволяет сравнивать цифровую модель, полученную с помощью сканирования, и CAD-модель, на базе которой на ЧПУ или на 3D-принтере была изготовлена данная деталь. Также технологии сканирования физических объектов востребованы для реверс-инжиниринга, когда стоит задача разработать точную копию физического объекта. CAD-модель, полученная методом 3D-сканирования, позволяет измерять любые геометрические параметры изделий с помощью компьютерных алгоритмов, а также может быть использована для изготовления копии детали на 3D-принтере. Точность сканирования объектов составляет десятки микрон, что позволяет использовать технологии 3D-сканирования в машиностроении, автомобилестроении, приборостроении, на предприятиях аэрокосмической отрасли, а также в опытно-конструкторских бюро, НИИ и лабораториях. 3д-сканер — это устройство, которое исследует какой-либо предмет, оцифровывая его с помощью датчиков, и использует полученную информацию для создания трехмерной модели. Технологии 3D-сканирования Существует 2 основных вида 3д сканеров — лазерные и оптические. Их принципиальное отличие состоит в том, как и с помощью чего происходит «снятие» данных. Лазерное 3D-сканирование, как уже понятно из названия, происходит с использованием лазера и может осуществляться как на ближних, так и на дальних расстояниях от объекта. В большинстве своем лазерные 3D-сканеры работают по принципу триангуляции, когда камера находит луч на поверхности предмета и измеряет расстояния до него, после чего создается облако точек, каждая из которых имеет свои координаты в пространстве, и строится 3д-модель. Их «плюсы» — доступная цена и простота в применении в совокупности с высокой точностью сканирования. Из «минусов» — есть ограничения по удаленности и размерам объекта. Другая разновидность лазерных сканеров работает, измеряя время отклика луча от поверхности объекта — так называемый лазерный дальномер. Широко применяются там, где необходимо создавать 3д модели различных зданий и сооружений. Их нецелесообразно использовать на небольших расстояниях, так как в таких случаях время отклика очень мало и точность данных снижается. В остальном же этот вид сканеров отличается высокой скоростью сканирования и способностью считывать все детали. Недостатком лазерных сканеров является невозможность их применения на движущихся объектах. Тогда на помощь приходят оптические 3D-сканеры, которые снимают одной или несколькими камерами с разных ракурсов подсвеченный специальным проектором предмет. На основе полученной картинки и строится трехмерное изображение. «Противопоказанием» для применения этой технологии служат отражающие и пропускающие свет поверхности — блестящие, зеркальные или прозрачные. А вот при сканировании человека они просто незаменимы. Методы 3D-сканирования Оцифровывать любой объект можно как контактным, так и бесконтактным способом. В первом случае необходимо активное взаимодействие с предметом, во втором, соответственно, нет. Оба этих метода имеют свои преимущества и недостатки. Контактные 3D-сканеры Имеют механический щуп со специальным датчиком, который проводит замеры параметров и собранную информацию передает на устройство. Для этого исследуемый предмет помещают на специальную поверхность и закрепляют (если нужно). Такой плотный физический контакт дает возможность максимально точно определить и построить затем 3д-картинку, правда, есть небольшой риск повреждения прототипа. Бесконтактные 3D-сканеры К этой категории относятся все устройства, способные осуществлять сканирование на расстоянии. Особенно это актуально для объектов, расположенных в труднодоступных местах. Поток излучения (это может быть ультразвук, свет, рентгеновские лучи или лазер) направляется на объект и отражаясь от него, распознается 3д сканером. Они схожи по принципу действия с видеокамерой и могут требовать использования дополнительных устройств для лучшего освещения. Бесконтактные трехмерные сканеры бывают 2-х видов: Активные — работают при помощи направленного на объект луча лазера или структурированного света, которые, отражаясь, дают информацию о местонахождении предмета в виде координат. Пассивные — используют времяпролетные дальномеры, которые считывают время и расстояние, которое проходит лазерный луч до предмета, и так — по каждой точке в пространстве, что в итоге позволяет точно воссоздавать его трехмерное изображение. Очень востребованными и распространенными являются настольные 3д сканеры, поскольку они в большинстве своем просты и безопасны в эксплуатации, не требуют каких-то специальных технических навыков и стоят довольно дешево. Виды 3D-сканеров по принципу использования Здесь также существует разнообразие видов. Выделим основные: Ручные: удобные и простые модели, которыми легко пользоваться, так они довольны компактны и не требуют особых навыков. Правда, и их технические возможности могут быть несколько ограниченными.. Портативные: применяются в основном для работы на выезде, их удобно брать с собой. Настольные: имеют расширенную функциональность и применяются для создания качественных 3д-моделей. Используются чаще всего в офисах. Стационарные: задействованы, как правило, на производстве, различных предприятиях, так как могут сканировать сразу большое количество однотипных объектов. Устанавливаются на специальных поворотных столиках. Такой выбор изделий позволяет подбирать нужную модель под определенную задачу. В одних случаях сканеры самостоятельно производят замеры объектов, в других — при помощи человека, который последовательно перемещает устройство, пока не будет собрана вся необходимая информация. Преимущества и недостатки трехмерных сканеров Трехмерное сканирование стало неотъемлемой частью любого современного производственного процесса. Преимущества: Дают возможность сканировать объекты, расположенные на удаленном расстоянии и в недоступных для присутствия местах. Обладают способностью «считывать» не только цвета и изображения, но и передавать текстуру поверхности. Существенно ускоряют процесс «снятия» данных с любого объекта, даже очень сложного по форме, с большим количеством плоскостей. Разнообразие моделей позволяет подобрать наиболее удобный вариант сканера, в том числе ручной или портативный, который легко можно взять с собой. Недостатки: Некоторые сканеры не способны распознавать прозрачные или черно-белые предметы. В этом случае требуется их предварительная подготовка (обработка специальным составом). Не всегда корректно отображаю сложные объекты, с большим количеством вставок и перегородок. Для получения качественного результата требуют умений и навыков работы с определенными компьютерными программами по созданию 3д моделей. При постоянном нарушении правил эксплуатации может возникнуть необходимость в дорогостоящем ремонте оборудования. Если вам нужны высокоточные и качественные трехмерные копии объектов, то тут без 3д сканера не обойтись. Он дает возможность работать практически в любых условиях — в помещении и на выезде, и с любыми предметами по виду и размеру. Неудивительно, что сейчас эти устройства очень востребованы, что порождает ежегодный выпуск большого количества моделей, из которых вы всегда сможете подобрать подходящую вам по качеству и цене. Области применения Трехмерные сканеры востребованы во многих сферах человеческой жизни. Они незаменимы как в промышленности, так и для бытовых нужд. Спектр их применения настолько широк, что можно перечислять очень долго. Проще сказать, где они не нужны. Самые распространенные области использования — это, конечно, медицина, промышленность, архитектура, строительство, киноиндустрия и дизайн. Например, в стоматологии эти устройства позволяют создавать сверхточные трехмерные модели зубных протезов. В инженерном деле также не обойтись без подобных технологий. Цифровые прототипы зданий сейчас получить гораздо проще и быстрее, чем раньше, когда для этого требовались множественные замеры вручную с последующим занесением их в базу данных. Любой физический объект сейчас можно воссоздать в трехмерном форме, причем, в кратчайшие сроки и с минимальной погрешностью. В кинотеатрах мы можем наблюдать воочию «оживших» фантастических персонажей, при создании которых применялась технология захвата движений, что позволило их сделать максимально реалистичными и впечатляющими. Это было бы невозможно без 3д сканеров. Еще несколько десятилетий назад трудно даже было представить себе все то, чем мы сегодня пользуемся постоянно. И во многом это стало достижимым благодаря трехмерной оцифровке. Такой подход дает огромные преимущества в работе (особенно техническим специалистам — инженерам, проектировщикам, дизайнерам), однако, чтобы использовать их по максимуму, необходимо также разбираться и в компьютерных программах для 3д сканирования. |