Если раньше этот процесс требовал стационарного оборудования и серьезной подготовки, то теперь создать точную цифровую копию можно буквально «с руки». Устройства стали компактнее, а программы для обработки данных — доступнее.

Такая мобильность открыла дорогу к сканированию там, где раньше это было затруднительно или вообще невозможно. Например, в полевых условиях, на работающем производстве или в ограниченных пространствах. Простота использования тоже сыграла свою роль, порог входа в профессию оператора 3D сканирования ощутимо снизился.

Как устроен и где используется ручной 3D сканер

В основе большинства таких устройств лежит принцип триангуляции или структурированной подсветки. Сканер проецирует на поверхность объекта световую сетку или лазерные линии, а камера фиксирует их искажения. Программное обеспечение анализирует эти изменения и выстраивает облако точек, которое затем преобразуется в полигональную модель. Скорость и точность — вот два параметра, которые постоянно улучшаются производителями. Некоторые модели способны захватывать до нескольких миллионов точек в секунду.

Точность получаемых моделей зависит от многих факторов. Например, от оптики, мощности источника света и алгоритмов обработки. Качественный ручной 3d сканер позволяет получать данные с погрешностью до сотых долей миллиметра. Это открывает широкие возможности для их применения в самых разных сферах. Инженерия, медицина, реставрация культурных ценностей и даже криминалистика активно используют эти технологии. Для каждой задачи подбирается свой тип оборудования, ведь требования к детализации везде разные.

Сферы применения ручных сканеров довольно разнообразны:

• реверс-инжиниринг, когда нужно воссоздать чертеж детали без исходной документации;
• контроль геометрии на производстве для проверки соответствия изделий эталону;
• создание протезов и ортопедических изделий в медицине с учетом анатомии конкретного человека;
• оцифровка музейных экспонатов для виртуальных выставок или реставрационных работ.

Благодаря своей универсальности, эти приборы находят все новые и новые ниши, упрощая и ускоряя рабочие процессы.

Ключевые параметры выбора

Выбор конкретной модели сканера — это всегда компромисс между ценой и необходимыми характеристиками. Не всегда самое дорогое устройство будет лучшим решением для конкретной задачи. Нужно четко понимать, что и с какой точностью предстоит сканировать. Для оцифровки крупных объектов, например автомобиля, важна скорость работы и широкая зона захвата. А для ювелирных изделий на первый план выходит разрешение и точность.

Существует несколько основных технологий сканирования, каждая со своими особенностями. Лазерные сканеры хорошо работают с блестящими и темными поверхностями, а сканеры на основе структурированного света отлично передают текстуру и цвет объекта.

При выборе сканера стоит обратить внимание на следующие моменты:

• точность и разрешение, которые определяют уровень детализации будущей модели;
• скорость сканирования, от которой зависит производительность работы;
• возможность сканирования цвета и текстуры, если это важно для проекта;
• программное обеспечение, его функциональность и удобство.

Некоторые производители предлагают комплексные решения, включающие не только сам сканер, но и мощное ПО для обработки данных.

Программное обеспечение и обработка данных

Получить «сырое» облако точек — это только полдела. Дальше начинается не менее важный этап — обработка данных. Специализированные программы позволяют сшивать отдельные сканы в единую модель, устранять шумы и артефакты, закрывать полигональные дыры и оптимизировать сетку. От качества этой работы напрямую зависит конечный результат.

Функционал программного обеспечения может сильно различаться. Базовые версии обычно идут в комплекте со сканером и позволяют выполнять основные операции. Более продвинутые пакеты предлагают инструменты для реверс-инжиниринга, контроля геометрии и подготовки моделей к 3D печати. Работа в таких программах требует определенных навыков и понимания процесса.

Процесс обработки данных обычно включает несколько шагов. Сначала происходит регистрация и объединение всех сканов. Затем модель очищается от лишних элементов и шумов. После этого происходит построение полигональной сетки и, при необходимости, наложение текстур. Финальным этапом может быть экспорт модели в нужный формат для дальнейшего использования в CAD-системах или на 3D принтере.