3D-сканування - це популярний напрям, який активно використовується для створення простих побутових дрібниць (сувенірна продукція, чохли для телефонів й навіть взуття) та великих деталей, які використовуються у різних сферах. Ключовим етапом в такому випадку є тривимірне сканування й моделювання різних об'єктів.
Детальніше про ключові особливості сканування - далі в статті.
3D-сканування: що потрібно знати про технології?
Тривимірне сканування - технологія, яка бере початок в 60-х роках минулого століття. Основною метою розробки є перенесення ключових фізичних характеристик в об'ємну цифрову модель. Необхідність в віртуальних формах виникла в результаті активного використання комп'ютерних технологій як на виробництві, так і в повсякденному житті.
Перші 3д сканери мали обмежений функціонал й були досить простими. Однак з роками пристрої удосконалювалися, що дозволило деталізувати створювані моделі та істотно поліпшити їх якість.
Поява лазера істотно розширило спектр використання технології 3d-сканування: військова промисловість, автомобілі - та суднобудування, дизайн, медицина, дизайн і навіть кіно.
Всі виміри проводяться пристроєм, який за допомогою датчиків зчитують інформацію про об'єкт, створюючи тривимірну модель.
Варто зазначити, що в залежності від типу апарату і застосовуваної технології, процес сканування може відрізнятися.
3d сканування деталей: основні методи
Сьогодні все методи 3d-сканування можна розділити на контактний та безконтактний. Розглянемо докладніше особливості кожного.
В основі контактного методу лежить обведення об'єкту сканування за допомогою спеціального механічного пристосування, іменованого щупом.
Перед процедурою на деталі / елементі наноситься сітка, в якій розмір осередків в областях найбільшої кривизни мінімальний, а в районі найменшою - навпаки великими. У місцях перетину ліній утворюються точки, з яких щуп знімає координати. Після дані необхідно внести в комп'ютер. Однак в сучасній реалізації даного методу 3d-сканування нема потреби попередньо наносити сітку. Щуп поступово пересувається по деталі, що сканується, а координати автоматично передаються у систему. У фіналі на базі отриманих відомостей проводиться побудова тривимірної моделі необхідного предмета або деталі.
Контактний метод сканування досить простий в реалізації, не вимагає спеціального освітлення, а також дозволяє отримати точні відомості про ребристі та призматичні поверхні. Однак слід пам'ятати, що даний спосіб створення цифрової моделі не підходить для роботи з великими текстурними об'єктами.
Не меншою популярністю користуються безконтактні методи зчитування даних: активний і пасивний. У першому випадку в процесі 3д сканування проводиться на основі реєстрації координат променів (рентгенівських, лазерних, спрямованих світлових), відбитих від об'єкту сканування.
В такому випадку робота 3d сканера здійснюється за принципом вимірювання відстані між точками на об'єкті до безпосередньо апарату. Допоміжною є використання модульованого підсвічування, яке запобігає спотворенню об'єкта. Однак в процесі роботи пристрій дозволяє створити прототип тільки частини деталі, а тому необхідно переміщати або сканер, або саму деталь.
Безперечними перевагами даного методу моделювання можна відзначити бюджетну вартість, безконтактну технологію й можливість роботи з великими елементами.
Однак, метод не підходить для роботи з дзеркальними поверхнями й елементами, де необхідна точна оптика.
У випадку з пасивним методом моделювання ключовим фактором виступає не спрямований промінь, а навколишнє світло. 3D-сканер аналізує відбиття світла від об'єкта й формує віртуальну модель предмета. За великим рахунком, це зйомка вироба з різних сторін при різному ступеню освітлення.
3d сканер: принцип роботи
Робота 3d сканера для створення тривимірних зображень здійснюється за принципом стереогляду. Пристрій подібно до людського ока визначає відстань до об'єкта і зчитує його розміри. Причому все це робиться за допомогою двох різноспрямованих камер. Після отримання необхідних відомостей апарат транслює відомості на комп'ютер, де і формується цифрова модель. Щоб запобігти неточності в процесі проведення вимірів, кожна з камер обладнана додатковим підсвічуванням.
Переваги 3d-сканера
Ключові переваги 3D-сканування - це:
- Універсальність технології, внаслідок чого даний метод моделювання може бути використаний в різних сферах (автомобілебудування, медицина, інженерія та інші).
- При роботі з пристроями нема потреби контактувати з об'єктом моделювання, завдяки чому сканування може бути використано для роботи з різними об'єктами.
- Сучасні технології сканування дозволяють досліджувати різні предмети незалежно від їх місця розташування (всередині приміщення або зовні), освітлення і габаритів.
- Робота з лазерними або спрямованими променями дозволяє деталізувати моделі, використовуючи останні напрацювання.
- Габарити приладів для 3d-сканування досить компактні, що робить його зручним для транспортування.
Застосування 3D-сканера
Сьогодні 3d сканування деталей, як технологія створення цифрових моделей, активно використовується в різних сферах нашого життя.
Наприклад, в медицині сканування використовується для протезування. Треба сказати, прилади відмінно справляються з широким спектрами завдань, формуючи точні цифрові моделі.
Також новітня технологія активно використовується в автомобілебудуванні та інженерії в цілому. Тепер створення цифрових прототипів стало ще простіше й оперативніше. При цьому похибки в моделі будуть мінімальні.
Ще одним прикладом використання 3d-сканування є численні фантастичні персонажі в популярних кінострічках та серіалах. Висока точність в розмірах, бездоганна деталізація для кожного персонажа і просто цікава реалізація відмінно доповнюють захопливі сюжети.
Підсумовуючи, варто зазначити, що 3d-сканування використовується в повсякденному житті. Технологія істотно спростила і дозволила автоматизувати безліч виробничих процесів в різних сферах.
