Что такое 3D сканер и какие бывают виды?

Виды 3D-сканеров для разных задач сканирования

Современные 3D-сканеры позволяют быстро оцифровывать физические объекты и получать их трехмерные модели для дальнейшей обработки, измерений, контроля геометрии или 3D-печати. Такое оборудование применяется в промышленности, машиностроении, проектировании, дизайне, медицине, образовании, археологии и других сферах.

Существуют разные виды 3D-сканеров: ручные и стационарные, контактные и бесконтактные, лазерные и оптические. Они отличаются принципом действия, точностью, разрешением, рабочей областью и назначением. Выбор оборудования зависит прежде всего от размеров сканируемых объектов и требований к получаемой 3D-модели.

Что такое 3D-сканер и для чего он нужен

3D-сканер — это устройство для получения цифровых данных о форме и геометрии физического объекта. В процессе сканирования оборудование фиксирует положение множества точек на поверхности предмета. На основании полученной информации программное обеспечение формирует облако точек, которое затем может быть преобразовано в полигональную трехмерную модель.

С помощью 3D-сканирования можно оцифровывать детали, механизмы, предметы искусства, элементы интерьера, людей и множество других объектов. Полученные данные используются для реверс-инжиниринга, контроля качества, проектирования, создания цифровых архивов, разработки новых изделий и подготовки моделей к 3D-печати.

Принцип работы 3D-сканера

Принцип работы 3D-сканера зависит от применяемой технологии. Современные бесконтактные устройства могут использовать структурированный свет, лазерное излучение, оптические камеры и другие технологии для определения геометрии поверхности.

Во время сканирования устройство получает данные о положении точек поверхности объекта в трехмерном пространстве. В результате формируется облако точек, на основе которого специализированное программное обеспечение создает цифровую 3D-модель.

В зависимости от оборудования и поставленной задачи программное обеспечение также может выполнять совмещение отдельных сканов, устранение дефектов, сглаживание поверхности, создание полигональной сетки и наложение текстуры.

Основные преимущества 3D-сканирования

Использование 3D-сканеров позволяет значительно ускорить процесс переноса физических объектов в цифровую среду. К основным преимуществам технологии относятся:

• высокая точность оцифровки геометрии объекта;
• быстрое получение трехмерных данных;
• возможность сканирования объектов сложной формы;
• бесконтактное сканирование при использовании оптических и лазерных технологий;
• возможность дальнейшей обработки полученной модели в специализированном ПО;
• применение результатов сканирования для измерений, проектирования, контроля качества и 3D-печати.

Какие бывают 3D-сканеры

Существует несколько способов классификации оборудования для трехмерного сканирования. Виды 3D-сканеров различаются по принципу получения данных, конструкции, мобильности, точности и сфере применения.

В наиболее общем случае 3D-сканеры можно разделить на контактные и бесконтактные. В современных задачах трехмерной оцифровки широко применяются именно бесконтактные системы, поскольку они позволяют получать данные о поверхности объекта без физического воздействия на него.

Контактные 3D-сканеры

Контактные 3D-сканеры получают координаты поверхности посредством физического контакта измерительного элемента с объектом. Подобный принцип применяется, например, в координатно-измерительном оборудовании.

Контактный метод может обеспечивать высокую точность измерений, однако он подходит не для всех объектов. Его использование может быть ограничено при работе с мягкими, хрупкими, деформируемыми или сложными по форме поверхностями.

Бесконтактные 3D-сканеры

Бесконтактные 3D-сканеры получают информацию о геометрии объекта без непосредственного физического контакта с его поверхностью. К этой категории относятся многие современные оптические, лазерные и фотограмметрические системы.

Такой способ удобен при оцифровке сложных деталей, крупных объектов, элементов дизайна, скульптур и других изделий, для которых контактный способ измерения неудобен или нежелателен.

Виды бесконтактных 3D-сканеров

Бесконтактные технологии трехмерного сканирования можно разделить на несколько основных категорий. Выбор конкретного принципа работы зависит от требуемой точности, размеров объекта, особенностей его поверхности и условий эксплуатации оборудования.

3D-сканеры со структурированным светом

Оптические 3D-сканеры со структурированным светом проецируют на поверхность объекта определенный световой рисунок. Камеры фиксируют его искажения, после чего программное обеспечение рассчитывает трехмерные координаты поверхности.

Такие системы применяются для оцифровки деталей, макетов, предметов искусства, человеческого тела и других объектов. В зависимости от конкретной модели оборудование может обеспечивать высокую скорость и точность сканирования.

Лазерные 3D-сканеры

Лазерные 3D-сканеры используют лазерное излучение для определения геометрии поверхности. В зависимости от конструкции устройства могут применяться различные методы измерения расстояния и положения точек объекта.

Лазерные технологии используются как для сканирования сравнительно небольших деталей, так и для оцифровки крупных промышленных объектов, помещений, зданий и других масштабных объектов.

Фотограмметрические системы

Отдельное направление трехмерной оцифровки — фотограмметрия. Геометрия объекта в этом случае восстанавливается программным обеспечением на основании серии фотографий, сделанных с разных ракурсов.

Фотограмметрия может применяться самостоятельно или дополнять другие технологии 3D-сканирования. Результат и точность зависят от качества исходных снимков, освещения, количества ракурсов, характеристик объекта и используемого программного обеспечения.

Ручные, портативные и стационарные 3D-сканеры

Еще один важный критерий выбора — конструкция оборудования и способ его использования. В зависимости от задач можно подобрать ручной, портативный, настольный или стационарный 3D-сканер.

Ручные 3D-сканеры

Ручные 3D-сканеры отличаются мобильностью и позволяют оператору перемещать устройство вокруг объекта во время работы. Они удобны для сканирования крупногабаритных изделий, деталей сложной формы, автомобилей, элементов оборудования и объектов, которые сложно переместить к стационарной системе.

Портативные 3D-сканеры

Портативные 3D-сканеры ориентированы на мобильную работу и использование оборудования на разных площадках. Компактные размеры позволяют применять их на производстве, в мастерской, лаборатории или непосредственно на объекте.

Настольные 3D-сканеры

Настольные 3D-сканеры подходят для оцифровки небольших и средних по размеру объектов в контролируемых условиях. В некоторых системах предмет устанавливается на поворотный стол, а процесс получения данных частично или полностью автоматизируется.

Такие устройства востребованы в дизайне, образовании, ювелирном деле, стоматологии, прототипировании, инженерном проектировании и других областях, где необходимо регулярно сканировать относительно компактные объекты.

Стационарные и промышленные 3D-сканеры

Стационарные 3D-сканеры применяются там, где особенно важны повторяемость измерений, производительность и возможность интеграции оборудования в технологический процесс.

Промышленные системы 3D-сканирования могут использоваться для автоматизированного контроля геометрии деталей, обнаружения отклонений от CAD-модели, реверс-инжиниринга и решения других производственных задач.

Для каких задач используют 3D-сканеры

Сфера применения оборудования зависит от технологии сканирования и характеристик конкретной модели. Современные 3D-сканеры могут использоваться для следующих задач:

• создание точных цифровых копий физических объектов;
• реверс-инжиниринг и восстановление геометрии деталей;
• контроль размеров и качества готовых изделий;
• сравнение изготовленной детали с исходной CAD-моделью;
• создание моделей для последующей 3D-печати;
• разработка и модернизация изделий;
• оцифровка скульптур, музейных экспонатов и предметов искусства;
• создание цифровых моделей людей и отдельных частей тела;
• архитектурные и строительные измерения;
• образовательные, исследовательские и дизайнерские проекты.

Как выбрать 3D-сканер

Чтобы правильно выбрать 3D-сканер, необходимо определить, какие объекты предстоит оцифровывать и для каких целей будут использоваться полученные данные. Универсального устройства для всех задач не существует: оборудование для сканирования небольшой технической детали и система для оцифровки автомобиля или помещения могут существенно различаться.

При выборе 3D-сканера рекомендуется учитывать точность и разрешение, минимальный и максимальный размер сканируемого объекта, рабочее расстояние, скорость получения данных, технологию сканирования, мобильность оборудования и возможности программного обеспечения.

Также следует учитывать особенности поверхностей. Темные, блестящие, прозрачные или сильно отражающие материалы могут усложнять оптическое сканирование и в некоторых случаях требуют специальной подготовки.

Купить 3D-сканер для профессиональных и учебных задач

В нашем интернет-магазине представлены 3D-сканеры для профессионального, промышленного, образовательного и любительского применения. В каталоге можно подобрать оборудование для оцифровки небольших деталей, инженерных объектов, изделий сложной формы и решения других задач трехмерного сканирования.

При выборе обращайте внимание не только на цену 3D-сканера, но и на его технические характеристики, точность, разрешение, рабочую область, поддерживаемое программное обеспечение и требования к компьютеру. Если вам сложно определить подходящую модель, специалисты магазина помогут подобрать 3D-сканер с учетом ваших задач и требований к результату.