3D-сканирование с использованием технологии структурированного света

В мире 3D-сканирования структурированный свет стал популярным и универсальным методом. Этот метод широко применяется в различных отраслях промышленности благодаря своим многочисленным преимуществам, включая скорость, точность и гибкость. В этой статье мы рассмотрим основы 3D-сканирования с использованием структурированного света, его преимущества, применение и сравнение с другими методами сканирования.

Что такое 3D-сканирование?

3D-сканирование – это процесс захвата формы и геометрии физического объекта с помощью специализированной технологии. Это цифровое представление затем может быть использовано для различных целей, таких как производство, проектирование и дизайн.

Типы методов 3D-сканирования

Существует несколько методов 3D-сканирования, включая лазерное сканирование, фотограмметрию и сканирование структурированным светом. Каждый метод имеет свой набор преимуществ и ограничений, что делает их подходящими для конкретных задач.

3D-сканирование со структурированным светом

Сканирование со структурированным светом – это бесконтактный метод 3D-сканирования, в котором используются проектор и камера для захвата геометрии поверхности объекта.

Принцип работы сканирования структурированным светом

Сканер со структурированным светом проецирует на объект серию световых линий. Камера фиксирует искажение этих узоров при взаимодействии с поверхностью объекта, что позволяет программному обеспечению сканера рассчитать 3D-координаты объекта.

Компоненты 3D-сканера со структурированным светом

Типичный сканер структурированного света состоит из проектора, камеры и компьютера со специализированным программным обеспечением. Проектор излучает световые модели, камера снимает поверхность объекта, а компьютер обрабатывает данные для создания 3D-модели.

Преимущества 3D-сканирования с использованием структурированного света

3D-сканирование с использованием структурированного света имеет ряд преимуществ перед другими методами сканирования:

• Точность и аккуратность

Сканеры со структурированным светом могут достигать высоких уровней точности и аккуратности, что делает их идеальными для приложений, требующих детальных измерений и сложной геометрии.

• Бесконтактный

Бесконтактный метод предотвращает повреждение хрупких объектов, что делает его подходящим для сканирования исторических артефактов или хрупких материалов.

• Скорость и эффективность

Сканирование структурированным светом обычно быстрее, чем лазерное сканирование и фотограмметрия, что позволяет быстрее получить данные и сократить время выполнения проекта.

• Гибкость и универсальность

Могут использоваться на объектах различных размеров и материалов, что делает их универсальным решением для широкого спектра задач.

Области применения 3D-сканирования в структурированном свете

3D-сканирование в структурированном свете нашло свое применение во многих отраслях промышленности:

Обратное проектирование

Широко используются для обратного проектирования, позволяя инженерам и конструкторам воссоздавать или модифицировать существующие детали и компоненты с высокой точностью.

Контроль качества и инспекция

В производстве помогает обеспечить качество продукции путем выявления дефектов и проверки точности размеров.

Медицина и стоматология

Используются в медицине и стоматологии для создания индивидуальных протезов, имплантатов и ортодонтических устройств, а также для проведения сканирования лица и тела для различных процедур и исследований.

Развлечения и азартные игры

Индустрия развлечений и игр использует сканирование со структурированным светом для создания реалистичных 3D-персонажей, окружения и объектов для фильмов, видеоигр и виртуальной реальности.

Лучшие 3D-сканеры со структурированным освещением: EinScan Pro HD и EinScan Pro 2X 2020

Когда речь идет о 3D-сканерах со структурированной подсветкой, модели EinScan Pro HD и EinScan Pro 2X 2020 выделяются на рынке как лучшие модели. Оба сканера обладают впечатляющей производительностью и универсальностью, что делает их идеальными для различных областей применения. 

EinScan Pro HD

EinScan Pro HD – это ручной 3D-сканер, разработанный компанией Shining 3D. Он может похвастаться рядом функций, которые делают его отличным выбором для профессионалов в различных отраслях, включая обратное проектирование, промышленный дизайн и контроль качества.

Основные характеристики и спецификации

• Точность: обладает впечатляющей точностью до 0,04 мм, что делает его подходящим для приложений, требующих высокоточных измерений.
• Скорость сканирования: Сканер может захватывать до 3 000 000 точек в секунду, обеспечивая быстрый и эффективный сбор данных.
• Разрешение: оснащен камерой с высоким разрешением, которая может достигать расстояния между точками 0,2 мм – 3 мм, обеспечивая детальное и точное сканирование.
• Универсальность: Сканер оснащен несколькими режимами сканирования, включая ручной быстрый, ручной HD и фиксированное сканирование. Такая универсальность позволяет адаптировать сканер к различным сценариям сканирования и размерам объектов.
• Простота использования: разработан с учетом удобства для пользователя, имеет эргономичный дизайн и интуитивно понятный интерфейс программного обеспечения.

EinScan Pro 2X 2020

EinScan Pro 2X 2020, также разработанный компанией Shining 3D, является усовершенствованной версией популярной модели EinScan Pro 2X. В ней реализован ряд улучшений и оптимизаций, что делает ее отличным выбором для профессионалов в таких областях, как искусство, сохранение наследия и здравоохранение.

Основные характеристики и спецификации

• Точность: обеспечивает точность до 0,04 мм, что соответствует точности, обеспечиваемой EinScan Pro HD.
• Скорость сканирования: Этот сканер может захватывать до 1 500 000 точек в секунду, обеспечивая немного меньшую скорость сканирования по сравнению с моделью Pro HD.
• Разрешение: обеспечивает расстояние между точками 0,24 мм – 3 мм, обеспечивая высокое разрешение сканирования для детальных моделей.
• Универсальность: Как и EinScan Pro HD, Pro 2X 2020 также имеет несколько режимов сканирования, включая ручной быстрый, ручной HD и фиксированное сканирование, что позволяет ему адаптироваться к различным ситуациям сканирования.
• Простота использования: Pro 2X 2020 имеет эргономичный дизайн и удобное программное обеспечение, что делает его простым в эксплуатации для пользователей с любым уровнем опыта.

Какой 3D-сканер со структурированной подсветкой подходит вам?

И EinScan Pro HD, и EinScan Pro 2X 2020 – отличные варианты для профессионалов, которым нужны высококачественные 3D-сканеры со структурированной подсветкой. Выбор между этими двумя моделями во многом зависит от ваших конкретных потребностей и приоритетов.

Если вам требуется более высокая скорость сканирования и немного лучшее разрешение, то EinScan Pro HD может быть лучшим выбором для вас. Однако если вы ищете более доступный вариант, который при этом обеспечивает высокую точность и универсальность, то вам подойдет модель EinScan Pro 2X 2020.

Сравнение 3D-сканирования со структурированной подсветкой с другими технологиями

Чтобы лучше понять преимущества 3D-сканирования со структурированным светом, давайте сравним его с другими популярными методами сканирования:

Структурированный свет по сравнению с лазерным сканированием

Лазерное сканирование использует лазерный луч для захвата геометрии объекта, в то время как сканирование структурированным светом проецирует световые модели. Сканирование структурированным светом обычно обеспечивает более быстрый сбор данных и лучшую точность на отражающих или полупрозрачных поверхностях. Однако лазерное сканирование может обеспечить более надежные результаты на объектах со сложной геометрией или в труднодоступных местах.

Структурированный свет в сравнении с фотограмметрией

Фотограмметрия позволяет получить трехмерные данные путем анализа нескольких двухмерных изображений объекта, полученных под разными углами. Хотя фотограмметрия может создавать высококачественные модели, она часто требует дополнительной постобработки и может быть сложна при работе с отражающими или не имеющими особенностей поверхностями. С другой стороны, сканирование с использованием структурированного света обеспечивает более быстрый сбор данных и большую точность в широком диапазоне условий.

Читайте более подробную статью “Источники света для ручного 3D-сканера: лазерные линии vs структурированный свет vs инфракрасный свет”.

Выбор подходящего 3D-сканера со структурированным светом

При выборе 3D-сканера со структурированным светом учитывайте такие факторы, как точность, скорость, простота использования и совместимость с конкретным приложением. Кроме того, учитывайте размер объектов, которые вы будете сканировать, и любые ограничения окружающей среды, такие как условия освещения или физические ограничения пространства.

Проблемы 3D-сканирования в структурированном свете

3D-сканирование в структурированном свете – это мощный и универсальный метод получения точных и детальных трехмерных данных. Однако, как и любая технология, она имеет свой набор проблем и ограничений.

Трудности с отражающими, прозрачными и темными поверхностями

Одна из основных проблем при 3D-сканировании в структурированном свете – работа с объектами, имеющими отражающие, прозрачные или темные поверхности. Такие поверхности могут вызывать проблемы с проецируемым световым рисунком, что приводит к неточным или неполным данным сканирования.

Возможные решения:

• Нанесите на объект спрей для 3D-сканирования, чтобы уменьшить отражение или увеличить видимость световых картин.
• Отрегулируйте настройки сканера, например, время экспозиции или интенсивность света, чтобы лучше передать поверхность объекта.
• Используйте специализированные методы сканирования или оборудование, предназначенное для работы со сложными типами поверхностей.

Помехи от окружающего освещения

Сканирование структурированным светом основано на точном обнаружении проецируемых световых картин. Окружающее освещение в среде сканирования может создавать помехи, вызывая ошибки или неточности в полученных данных.

Возможные решения:

• Сканируйте в контролируемой среде с минимальным внешним освещением.
• Используйте сканер со встроенным источником света, который может подавлять окружающий свет, или сканер, который работает на длинах волн, менее подверженных влиянию окружающего света.
• Экранируйте область сканирования от внешних источников света, чтобы минимизировать помехи.

Движение объекта во время сканирования

Поскольку сканирование структурированным светом основано на постоянстве проецируемых световых картин, любое движение объекта во время сканирования может привести к неточностям или неполным данным.

Возможные решения:

• Закрепите объект в устойчивом положении, чтобы минимизировать его перемещение во время сканирования.
• Используйте сканер с более высокой скоростью сканирования, чтобы уменьшить влияние любого возможного движения.
• Применить методы отслеживания или регистрации для учета движения объекта во время сканирования.

Ограничения при сканировании больших или сложных объектов

Сканирование больших или сложных объектов может занять много времени и быть сложной задачей, поскольку для создания полной 3D-модели может потребоваться несколько сканирований и выравнивание отдельных сканов.

Возможные решения:

• Использовать сканер с большой областью сканирования или более высокой скоростью сканирования, чтобы свести к минимуму количество необходимых сканирований.
• Внедрить надежные алгоритмы регистрации и выравнивания для точного объединения нескольких сканов.
• Разбить объект на более мелкие, более управляемые части для сканирования, а затем собрать эти части в процессе постобработки.

Совместимость программного и аппаратного обеспечения

3D-сканеры со структурированным светом требуют специализированного программного обеспечения для обработки данных и создания моделей. Проблемы совместимости сканера, программного и аппаратного обеспечения могут вызвать проблемы в процессе сканирования или при работе с полученными данными.

Возможные решения:

• Убедитесь, что сканер, программное обеспечение и аппаратное обеспечение соответствуют системным требованиям и совместимы друг с другом.
• Обновляйте прошивку и программное обеспечение сканера, чтобы свести к минимуму проблемы совместимости.
• Обратитесь за помощью к руководству производителя или в службу технической поддержки для решения любых проблем совместимости.
• Хотя 3D-сканирование с использованием структурированного света сопряжено с определенными трудностями, многие из них могут быть решены при тщательном планировании, правильном выборе оборудования и применении соответствующих решений или обходных путей. Понимая и решая эти потенциальные проблемы, вы сможете добиться точных и надежных результатов 3D-сканирования в различных областях применения.

Заключение

3D-сканирование с использованием структурированного света – это универсальный и эффективный метод получения 3D-данных в различных отраслях промышленности и сферах применения. Его высокая точность, бесконтактность и гибкость делают его популярным выбором для профессионалов, желающих создавать точные и детализированные 3D-модели. Понимая основы сканирования структурированным светом и сравнивая его с другими методами, вы сможете принять обоснованное решение при выборе лучшего решения для 3D-сканирования для ваших нужд.

Часто задаваемые вопросы

В чем основное различие между сканированием структурированным светом и лазерным сканированием?

При сканировании структурированным светом используются проецируемые световые картины, в то время как при лазерном сканировании используется лазерный луч. Сканирование структурированным светом обычно обеспечивает более высокую точность и быстрый сбор данных, особенно на отражающих или полупрозрачных поверхностях.

Могут ли сканеры со структурированным светом работать на прозрачных объектах?

Сканеры структурированного света могут испытывать трудности при съемке прозрачных объектов, поскольку проецируемые световые картины могут проходить сквозь материал. Однако нанесение специального спрея для 3D-сканирования или использование специализированной техники может помочь улучшить результаты сканирования.

Нужно ли мне какое-либо специальное программное обеспечение для сканирования структурированным светом?

Да, сканеры со структурированным светом требуют специализированного программного обеспечения для обработки полученных данных и создания 3D-моделей. Многие сканеры поставляются с собственным программным обеспечением, в то время как другие могут быть совместимы с приложениями сторонних производителей.

Безопасно ли сканирование структурированным светом?

Сканирование структурированным светом в целом считается безопасным, поскольку для получения геометрии объекта используется не вредный видимый свет. Однако при работе с любым оборудованием для 3D-сканирования необходимо следовать рекомендациям производителя и принимать соответствующие меры предосторожности.