З'єднання 

Програма для 3d-сканування з печаткою. Geomagic for SolidWorks: швидкий шлях від фізичного об'єкта до робочого середовища CAD

Привабливість адитивних технологій складно переоцінити. Тому допоміжне обладнання для тривимірного друку сьогодні має таку популярність. В умовах обмеженого бюджету можна зробити 3d-сканер своїми руками. Для цього використовують підручні засоби та агрегати або ж просто перетворюють на сканер звичайний смартфон.

Робимо 3D сканер за допомогою веб-камери

Для того, щоб виготовити саморобний 3d сканер, вам знадобиться:

  • якісна вебка;
  • лінійний лазер, тобто пристосування, що випускає лазерний промінь (для отримання якісного сканування краще, щоб промінь був якомога тоншим);
  • різні кріплення, у тому числі кут для калібрування;
  • спеціальне програмне забезпечення для обробки відсканованих знімків та даних.

Зверніть увагу, що без відповідного ПЗ вам не вдасться створити цифрову модель об'єктів і предметів. Тому спочатку подбайте про наявність спеціальних програм. Наприклад, базовими вважаються DAVID-lаserscanner і TriAngles, але вони потребують застосування обертової поверхні.

Почніть з калібрувального кута. Для створення надрукуйте шаблон (він входить у комплект програми). Розмістіть його таким чином, щоб він створив кут 90 градусів. Важливо, щоб під час друку дотримувався правильний масштаб. Для цього скористайтеся калібрувальною шкалою. Калібрування камери роблять в автоматичному або ручному режимі, це також передбачається програмне забезпечення.

Щоб відсканувати предмет, його необхідно буде розмістити в калібрувальному куті, а навпаки встановити веб-камеру. Важливо помістити об'єкт точно в центрі зображення на екрані. У налаштуваннях вебки потрібно вимкнути всі автоматичні налаштування. Також за допомогою встановлюється колір лазерного променя. Натискаючи "Старт", здійснюються плавні рухи. Променем потрібно обвести предмет з усіх боків. Це буде перший цикл сканування. Надалі необхідно міняти положення лазера, щоб охопити всі необроблені попередній раз точки.

Після завершення всіх процесів сканування зупиняється та вибирається режим «показу в 3D» у програмі. Якщо у вас немає під рукою лазера, його можна замінити на джерело яскравого світла. Він забезпечить проектування тіньової лінії. Щоправда, у такому разі поміняйте у програмі налаштування, які відповідатимуть даним параметрам.

Робимо тривимірний сканер із двох веб-камер

Якщо вам потрібна висока точність оцифровки, знадобиться застосування двох вебок. У цьому випадку джерело світла замінюється на другу камеру. 3d сканер своїми руками із двох камер дозволяє мінімізувати час обчислень по точках, що потрапляють у смугу лазера.

Робимо 3d сканер з проектора та веб-камери

Для цього знадобиться:

  • проектор;
  • вебка;
  • програма DAVID-laserscanner;
  • штативи для вебки та проектора;
  • калібрувальна панель (скріпіть два невеликі листи ДСП під кутом 90 градусів і наклейте за допомогою сухого клею паперові листи із заздалегідь роздрукованими шаблонами);
  • поворотний столик (можна спорудити зі старої тренажерної установки «грація» та кількох штирів).

Щоб відсканувати об'єкт, маємо у своєму розпорядженні вертикально і робимо 7-8 сканів, обертаючи його по колу. Об'єднуємо отримані скани. Після цього міняємо положення об'єкта та проробляємо ту саму процедуру. Поєднуємо скани двох половинок предмета. Натискаючи кнопку «фузіціонувати», отримуємо тривимірну модель об'єкта. Її можна зберегти в будь-якому вибраному форматі, після чого обробити дані за допомогою:

  • Delmas LаstMaker;
  • Еasylast;
  • Lаst Design & Еngineering;
  • Форма 2000;
  • Shoemaster QS.

Робимо тривимірний сканер з ігрової приставки

Xbox One - це приставка, яка вже укомплектована Кінект другого покоління і може застосовуватися як тривимірний сканер. Якщо у вас звичайний ігровий контролер, то можна зробити 3d сканер із kinect за допомогою наступних програм:

  1. Kinеct Fusiоn. Створює наддеталізовані моделі, зчитуючи дані із датчиків Kinect.
  2. Skanect. З її допомогою створюються 3D-зображення приміщень з усіма предметами, що знаходяться в них. Щоб створити тривимірну модель навколишнього простору необхідно просто обертати навколо себе пристрій. З метою деталізації окремих об'єктів необхідно повторно навести на них камеру.


Робимо 3d сканер зі смартфона

Як зробити 3d сканер із звичайного мобільного пристрою? Сьогодні для цього використовуються різноманітні програмні продукти. З їх допомогою смартфон перетворюється на повноцінний тривимірний сканер. Найбільш популярні програмні алгоритми:

  1. Мобільний Fusion. Він відстежує положення предмета за допомогою штатної камери, після чого виконує фотографування. З низки знімків виходить тривимірна модель. Працює на різних платформах та ОС.
  2. Допомагає у створенні тривимірних фотографій будь-яких об'єктів, після чого надсилає їх на 3D-принтер.
  3. Autodesk 123D Саtch. За допомогою цієї програми створюють та друкують на адитивних пристроях тривимірні моделі будівель, людей та інших предметів, які можна сфотографувати з усіх кутів та сторін.

Подібні системи не потребують апаратних модифікацій або підключення до мережі Інтернет. Щоб почати роботу, необхідно просто запустити мобільний додаток і провести телефон навколо об'єкта, який сканується.

професійний інструмент для створення об'ємних моделей

Маючи під рукою 3D-принтер, дуже хочеться повторити на ньому якийсь об'єкт - не з тих моделей яких у різних форматах можна скачати в інтернеті, а свій власний. Це може бути деталь пристрою, купити яку для ремонту неможливо, або улюблена іграшка дітей, або ще якийсь предмет, побудувати програмну 3D-модель якого або складно, або неможливо (у тому числі тому, що для подібного моделювання потрібні і дорогі програми, і навички роботи з ними).

Тому власник 3D-принтера дуже скоро починає замислюватися і про 3D-сканер. Однак сканування з метою подальшого друку об'ємних копій - це лише одне з безлічі можливих застосувань 3D-сканерів, найочевидніше з погляду приватних ентузіастів 3D-друку з їх відносно дешевими принтерами, але не найважливіше і затребуване. Найчастіше йдеться про цілком професійні та комерційні завдання, починаючи від найпростіших, на кшталт дуже популярного серед просунутої публіки створення 3D-портретів людей, на яких робляться непогані гроші, і закінчуючи створенням образів унікальних музейних експонатів, інтер'єрів приміщень, ділянок земної поверхні при археологічних та палеонтологічних розкопки. 3D-сканеру знайдеться робота в медицині, виробництві одягу та взуття, архітектурі, системах безпеки та у багатьох інших галузях людської діяльності, перераховувати які ми не будемо, благо повідомлень про це в інтернеті і так вистачає.

Звичайно, між сканером і принтером або пристроєм відображення отриманого скана – наприклад, монітором, має бути якесь програмне забезпечення, точно так, як це відбувається з «паперовим» скануванням. Правда, ми вже з'ясували в попередніх оглядах, що до інтеграції в операційні системи підтримки не те, що 3D-сканерів, але навіть 3D-принтерів поки ще дуже далеко, тому на даному етапі виробники 3D-сканерів зазвичай займаються ще й розробкою програмного забезпечення сканування та перетворення сканів на придатні для подальшого використання 3D-моделі.

Наше знайомство з подібною продукцією ми почнемо з компанії (у слові «Артек» наголос на другий склад), яка заснована в 2007 році і до теперішнього часу розробила і серійно випускає лінійку компактних, але цілком професійних сканерів, що працюють під управлінням ПЗ, в якому використовуються власні алгоритми опрацювання. Компанія міжнародна, але із задоволенням відзначимо, що з центрів розробки та виробництва перебуває у Москві.

Як і у багатьох інших виробників 3D-обладнання, продукція компанії поки що не розрахована на масового користувача, насамперед через ціну, хоча сканери Artec помітно, часом у 2-3 рази, дешевші за функціональні аналоги з порівнянними характеристиками. Звичайно, тут все залежатиме від попиту: компанія не збирається залишатися в рамках розробки та виробництва продукції для професіоналів із солідними коштами, але, у міру появи можливостей, не залишить без уваги і споживачів з обмеженим бюджетом.

Оскільки тема є достатньо ємною, для початку ми познайомимося з програмою Artec Studio, що дозволяє швидко створювати об'ємні моделі різних об'єктів, використовуючи одну або кілька моделей сканерів Artec або сенсорів деяких інших виробників. У ній передбачено не тільки управління скануванням, а й обробка отриманих даних, а також оптимізація сітки та інші операції, необхідні для створення якісної 3D-моделі, яку можна буде відправити на принтер або верстат, імпортувати до програм 3D-моделювання або використовувати будь-які інші цілях.

Встановлення

Перед початком роботи слід завести обліковий запис на сайті, що допоможе онлайн-реєстрації програмного забезпечення та спростить доступ до дистрибутивів та деяких інформаційних матеріалів. Цей обліковий запис буде дійсним для всіх сайтів та сервісів Artec, включаючи ресурс для обміну 3D-моделями.

На випадок, якщо з міркувань безпеки комп'ютер не підключений до Інтернету, є можливість і офлайн-активації. Щоправда, все одно знадобиться обліковий запис та комп'ютер з доступом в інтернет: на ньому буде створено спеціальний файл, який за допомогою флешки чи іншого носія доведеться перенести на комп'ютер із Artec Studio.

Ліцензія має прив'язку до конкретної конфігурації комп'ютера, і будь-який апгрейд заліза, включаючи зміну жорсткого диска, призведе до втрати активації ПЗ. Власне, нічого страшного в цьому немає: якщо зміна планової конфігурації, то можна самостійно деактивувати ліцензію, а потім, після апгрейду, знову її активувати. Не дуже зручно в таких випадках лише те, що деактивація має на увазі і деінсталяцію самої програми. У разі офлайн-активації деактивувати ліцензію не можна.


Якщо заміна складових частин комп'ютера була викликана несправністю або провести деактивацію просто забули, відновити ліцензію можна за допомогою служби підтримки компанії. Інструкція стверджує, що кількість деактивацій та подальших активацій може бути обмежена, але нас запевнили, що насправді цього немає: якщо не вийде в режимі online, то вже за допомогою служби підтримки завжди можна відновити активацію.

Програма Artec Installation Center (AIC), що встановлюється, допоможе уточнити, скільки ліцензій доступна і вже активована, видасть список встановлених сканерів Artec і допоможе активувати їх, а клік правою кнопкою по рядку з назвою програми відобразить дані, які можуть знадобитися при зверненні до служби технічної підтримки . AIC відстежить появу нових версій програмного забезпечення та допоможе оновити програми.

При інсталяції ПЗ встановлюються і посібники користувача англійською та російською мовами - PDF-файли Manual-9.2.0-RU та Manual-9.2.0-EN. Незважаючи на різні назви, у нас встановилися абсолютно однакові файли англійською мовою, однак це тимчасове явище: переклад російською мовою з'явився зовсім недавно, і його не встигли включити до дистрибутиву. На офіційному сайті російськомовне керівництво на момент початку роботи з програмою ми теж знайти не змогли, проте посилання на нього все ж таки виявилося в особистому кабінеті, а в дистрибутив його повинні включити найближчим часом.


Крім Artec Studio, є ще й Artec SDK - набір алгоритмів, документації та прикладів, тобто конструктор, за допомогою якого будь-який користувач, який має сканер Artec (пристрої інших виробників не підтримуються) та Visual Studio, зможе зібрати свою програму або плагін. Одним із прикладів використання SDK є інтеграція сканерів Artec з програмним забезпеченням Autodesk Memento.

В даний час Artec SDK поширюється в бета-версії, тому може встановлюватися на будь-яке число комп'ютерів без обмежень, і AIC відобразить його як «Не встановлений». Якщо ви не збираєтеся виконувати свої програми або плагіни, які підтримують сканери Artec, цей SDK можна не встановлювати.


Небагато про службу техпідтримки Artec: достатньо написати листа на адресу [email protected] і у довільній формі викласти суть проблеми, можна російською мовою. Відповідь гарантується протягом 24 годин, у вихідні дні може бути дещо довше, однак і у вихідні інженери служби намагаються не залишати клієнтів без уваги. І це не лише декларація: наше спілкування з техпідтримкою компанії було і оперативним, і плідним.

Вимоги до комп'ютера

Для встановлення ПЗ потрібно комп'ютер з операційною системою Windows 7 або 8, причому в будь-якій версії, не обов'язково Professional. Але треба враховувати, що поточна версія програми Artec Studio 9.2 може бути встановлена ​​лише на 64-розрядній ОС, а попередні версії працювали і на 32-бітних.

Спеціальної версії для Mac OS немає, але можна запускати програмне забезпечення Artec на тих Macbook, де через BootCamp або віртуальну машину встановлена ​​Windows. Потрібно враховувати, що у випадку віртуальної машини стають недоступними деякі функції відеокарт.

До конфігурації комп'ютера теж є певні вимоги, частина з них носить рекомендаційний характер, але є і обов'язкові: відеокарта неодмінно повинна бути NVidia або ATI, з процесорами Intel або FirePro M6100 FireGL V програма запуститься, але ряд функцій не буде доступний, про що при кожному запуску буде нагадувати попередження:


Причому найбільш оптимальними будуть відеокарти NVidia GeForce 400 серії та вище, що мають щонайменше 1 ГБ пам'яті. Карти Quadro бажано використовувати лише у випадках, коли планується використовувати режим стерео (і є відповідний дисплей), інакше GeForce буде найкращим вибором.

І з драйверами теж можливі варіанти: так, з драйвером від Microsoft для нашої карти GeForce запуск Artec Studio супроводжувався показаним вище попередженням, і лише коли ми поставили найсвіжіший драйвер від NVidia, воно перестало з'являтися. При зміні драйвера деактивація непотрібна.

З менш критичних вимог перерахуємо наступні: рекомендуються процесори Intel Core i5 або i7, ОЗУ не менше 8 гігабайт (а краще 12 і більше), мінімум 300 МБ вільного місця на жорсткому диску (для підвищення швидкодії бажано використовувати SSD) і, звичайно, вільний порт USB 2.0 для підключення сканера – причому саме 2.0: коректна робота з USB 3.0 в даний час не гарантується, і в будь-якому випадку бажано, щоб до цього контролера USB був підключений тільки сканер. Швидкодія буде зниженою при використанні процесорів Intel Xeon і AMD, а також відеокарт у конфігурації SLI.

Для тестування ми використовували комп'ютер у конфігурації Intel i5-4570S 2,90 ГГц/8 ГБ, тобто не найпотужніший. І як накопичувач використовувався HDD, а чи не SSD. Випробували відеокарти NVidia GeForce: 8800GTX (768 МБ) та GTX 980 (4 ГБ).

Використання сканерів та сенсорів

Найповніше можливості Artec Studio розкриються спільно зі сканерами Artec, проте можна використовувати і пристрої сторонніх виробників - Microsoft Kinect, Asus Xtion, PrimeSense Carmine, щоправда, в AIC вони не відображатимуться, а для роботи з ними доведеться встановити драйвери від виробника. Підтримка Kinect 2, випущеного Microsoft у 2014 році, у Artec Studio запланована на 2015 рік, у поточній версії цей новий сенсор не підтримується.

Ми почали знайомство з Artec Studio, використовуючи сенсор Microsoft Kinect, для чого довелося завантажити та встановити Kinect SDK (v.1.6, доступна на сайті Microsoft). Треба сказати, що Kinect - це сканер, а недорогий сенсор, використовуваний в ігрових консолях Xbox; у нас був Xbox 360 Kinect. Його можливості в плані сканування вкрай обмежені, можна працювати тільки з досить великими об'єктами, порівнянними з розмірами людської фігури, причому він не тільки не передає дрібні деталі, але скоріше видає загальний контур, хоч і відомий. Відмінності добре видно на картинці: жовта фігурка отримана за допомогою Kinect, а зелена – сканера Artec.


Тим не менш, ми визнали, що для першого знайомства з ПЗ Artec цілком годиться і Kinect. Головне (і, мабуть, єдине) його гідність - набагато нижча вартість у порівнянні навіть із найдешевшими 3D-сканерами професійного класу на кшталт Artec Eva Lite.

Artec Studio підтримує роботу з кількома сканерами, але важливо, щоб кожен з них підключався до власного контролера USB 2.0. Якщо потрібної кількості контролерів на комп'ютері немає, можна встановити додаткові плати розширення PCI-Express USB 2.0.

Ми підключали Kinect і до порту USB 3.0, якихось відмінностей у позитивному чи негативному плані не було помічено, наявність миші на тому ж USB-контролері (2.0 або 3.0) також не заважало роботі сканера. Але це зовсім не означає, що прислухатися до побажань виробника щодо USB-підключень не обов'язково, тим більше, що те саме заявляють і інші виробники 3D-сканерів або сенсорів і ПЗ для них.

Після встановлення сканера (підключення його власного блоку живлення в розетку 220 В, а USB-кабеля - у відповідний порт комп'ютера) він автоматично з'явиться і в Artec Studio: «Файл - Налаштування - Зйомка». Щоправда, відображається не власне найменування сканера, а його тип відповідно до зони охоплення, для сканерів Artec:

  • L: великі об'єкти - людина на повний зріст і сумісні з нею предмети,
  • S: окремі частини людської фігури (голова, рука) та предмети аналогічного розміру,
  • M: дрібні предмети типу олівця або ключа, а також окремі деталі великих предметів,
  • Spider: те саме, що S, але з підвищеною точністю.

Слід зазначити, що відображається саме тип пристрою, який визначає налаштування сканування та процесингу, і наведений список зовсім не означає, що, наприклад, сканер Artec Spider не може працювати з об'єктами розміром метр.

Пристрої інших виробників тут називають «Сторонний 3D-сенсор». Власні найменування також будуть присутні - наприклад, у діалоговому вікні "Зйомка".


Відповідно автоматично будуть вибрані та налаштування алгоритмів. Для зйомки з використанням вибраного сканера можна використовувати стандартні налаштування, але є можливість і завдання вручну.

Структура вікна програми

Вікно Artec Studio має вигляд, цілком звичний за редакторами 2D-зображень: центральну його частину займає 3D-вид відсканованого об'єкта (у нас це був звичайний офісний стілець), зліва та вгорі знаходяться панелі інструментів та режимів, праворуч – робоча область, в якій відображаються дані, завантажені в програму (скани, результати їх обробки тощо), унизу - вікно журналу, де виводиться список виконаних команд та додаткові повідомлення (з уточненням часу). Співвідношення між розмірами 3D-виду, робочої області та вікна журналу можна змінювати, щоб встановити зручний для дій, що виконуються в даний момент, спосіб відображення.

При роботі з 3D-видом робочу область та вікно журналу можна взагалі приховати.


Примітка: у вікні 3D-виду показана не готова модель, а один необроблений скан,
тому зображення таке розмазане


Якщо вибрати режим роботи, кнопками лівої панелі з'являється додаткова панель інструментів, що відповідають вибраному режиму. Її ширину також можна змінювати в деяких межах, щоб залишити оптимальний розмір вікна 3D-виду.


У верхній частині вікна 3D-виду у всіх режимах, крім зйомки, з'являється ще одна невелика панель для швидкого доступу до інструментів, склад якої залежить від вибраного режиму.


У нижній частині вікна програми знаходиться рядок стану, де відображаються відомості про використання оперативної пам'яті та хід виконання поточної операції.


У робочій області вікна відображається поточний проект - список сканів, що входять до нього, і результатів їх обробки. Подвійний клік по рядку з певним сканом видасть список всіх кадрів, що входять до нього, які можна розглядати окремо або включити режим програвання (швидкого послідовного відображення). Кадри можна редагувати або видаляти - наприклад, якщо людина під час сканування її фігури зробив якийсь рух; ряд таких кадрів у списку позначений словом "Помилка" у стовпці "Якість".


Такі невдалі кадри можна також перенести в інший скан, щоб перерахувати і підкоригувати окремо за допомогою алгоритмів Artec Studio.

Перед тим, як перейти до сканування, треба трохи розповісти про те, як відбувається отримання образа моделі за допомогою 3D-сканера.

Послідовність дій

Спочатку кілька слів про алгоритми обчислення позиції сканера щодо об'єкта чи сцени. Оскільки є різні принципи реєстрації (контактні та безконтактні, активні та пасивні), наприклад візьмемо той самий Kinect.

Він містить дві камери. Перша - це інфрачервоний далекомір; вбудований проектор опромінює об'єкт ІЧ-променями, відображення яких сприймаються камерою на основі CMOS-датчика та формують відомості про геометричну форму. Друга - подібність web-камери з роздільною здатністю 640х480 пікселів, що знімає текстуру поверхні об'єкта в кольорі.

Інформацію про геометрію та текстуру цілком розумно використовувати спільно, щоб підвищити точність суміщення сканованих поверхонь. Щоправда, це збільшить час обробки або вимагатиме підвищеної обчислювальної потужності від комп'ютера.

Тому, якщо форма об'єкта досить складна і не містить великих частин з плоскою, сферичною або циліндричною формою, то для реєстрації можна обійтися лише далекоміром. До того ж, не всі сканери мають текстурну камеру.

Але якщо об'єкт не має колірної текстури (наприклад, пофарбований рівномірно), а форма його дуже гладка (близька до циліндричної або сферичної), і особливо якщо він дуже великий за розмірами, то доводиться користуватися мітками - спеціальними значками, за допомогою клею або магнітів, що розміщуються на поверхні об'єкта чи навколишніх предметах.

Крім того, при використанні певних типів сканерів можуть виникнути проблеми, пов'язані з особливостями деяких об'єктів. Так, оптичні методи сканування погано придатні для об'єктів прозорих або чорних, що містять блискучі або блискучі ділянки. А сканери з малою роздільною здатністю не здатні передавати дрібні деталі - наприклад, волосся тощо.

Тому об'єкт часом треба попередньо готувати - залежно від його особливостей або нанести мітки на сам об'єкт або на навколишні предмети, або покрити чорні, прозорі або блискучі ділянки якоюсь речовиною, що легко видаляється, на кшталт тальку. І, звичайно, вибрати найбільш підходящий сканер: наприклад, Kinect категорично не годиться для невеликих об'єктів і передачі дрібних деталей.

Підготовлений об'єкт сканується – записується послідовність кадрів. Потім треба видалити все зайве: підставку (стіл або підлогу) і навколишні предмети, що потрапили в об'єктив, або їх частини. Деякі кадри можуть вийти невдалими - наприклад, здригнулася рука оператора, що тримає сканер; їх можна видалити або перенести на окремі скани. Звичайно, у програмі сканування такі дії мають бути передбачені.

Найчастіше об'єкт неможливо або складно відсканувати відразу повністю, тому вкрай бажано, щоб програма дозволяла робити кілька сеансів і об'єднувати отримані часткові скани. У таких випадках процес додається етап їх складання і, можливо, оптимізації кадрів у всіх сканах для їх подальшої обробки (в Artec Studio це називається глобальною реєстрацією). При цьому можуть виявитися ще якісь елементи, що не відносяться до об'єкта, що сканується, і не видалені на попередньому етапі, тоді додається ще один сеанс редагування.

Але на отриманих сканах зафіксовано безліч поверхонь, а нам потрібна одна, яка описує наш зразок цілком. Тому наступним етапом є склейка, за результатами якої знову може знадобитися редагування.

Отримана модель може бути надмірно складною, і за збереження файл буде надмірно великим. Отже, може бути потрібна оптимізація для зменшення кількості полігонів без помітного погіршення геометрії моделі.

Останній етап - накладання колірної текстури, якщо, звичайно, проводилася її зйомка і передбачається збереження у файлі.

Це загальний алгоритм; тепер можна подивитися, як він реалізований у Artec Studio.

Режим сканування

Цей режим включається за натисканням кнопки "Зйомка" - саме режим, але не саме сканування.

У налаштуваннях є можливість вибору методу позиціонування: геометрія + текстура, тільки геометрія та за мітками. Правда, для сторонніх сенсорів типу Kinect доступні лише два (правий скріншот).


Також надається можливість завдання деяких параметрів, набір яких може дещо відрізнятися для різних моделей сканерів Artec та сторонніх сенсорів.


Наприклад, "Яскравість текстури", "Чутливість" та "Вимкнути спалах" під час роботи з Kinect не будуть доступні.

Сканери Artec роблять зйомку поверхонь з частотою до 15-16 кадрів в секунду, для сенсорів типу Kinect можна виставити і вдвічі більше значення, проте особливого сенсу в цьому немає: ми ж не знімаємо кіносюжет з об'єктами, що швидко рухаються, а плавно переміщуємо сканер навколо нерухомого зразка (або навпаки: повільно обертаємо зразок у «полі зору» сканера), і нам лише потрібно, щоб сусідні кадри мали області з достатньою мірою перекриття для подальшого поєднання. Якщо швидкість переміщення буде велика, з'явиться відповідне попередження, яке може супроводжуватися і звуковим сигналом.


Тому надмірне підвищення частоти кадрів призведе лише до марного «розбухання» обсягу скана, вираженого в мегабайтах, і збільшить час для його обробки. Якісь кількісні оцінки тут дати важко: все залежатиме від параметрів комп'ютера, на якому встановлено програму.

Ще один важливий параметр – робоча зона, яку визначають ближня та дальня межі. Насамперед, вони визначаються технічними характеристиками самого сканера або сенсора, хоча в деяких межах їх можна перевизначати, жертвуючи точністю: "Налаштування - Зйомка".


Для конкретного об'єкта робочу зону краще уточнювати, щоб, з одного боку, у «полі зору» потрапляв мінімум сторонніх предметів, з другого - якісь частини сканованого об'єкта не виявилися відсіченими.

Для завдання робочої зони є цілком наочний інструмент - далекомір, набір гістограм у лівій частині вікна 3D-виду, що відображають розподіл точок отримуваних поверхонь на відстані до сканера.


У процесі сканування виконують ще одну функцію: їх колір свідчить про стан процесу реєстрації. Наприклад, у разі збою гістограма стає червоною.

Робочу зону краще визначати заздалегідь, у режимі попереднього перегляду, хоча можливе її коригування під час сканування.

Якщо вибрати режим склеювання в реальному часі, кадри будуть об'єднуватися прямо під час сканування, по завершенню якого ми отримаємо «склеєну» модель. Здавалося б, тільки так і треба робити, щоб уникнути зайвих кроків при обробці, однак склейка проводиться графічним процесором, і її можливості визначаються продуктивністю відеокарти та обсягом оперативної пам'яті, що є на ній. Для оптимізації ресурсів можна використовувати наявне налаштування («Налаштування - Ресурси»), що визначає баланс між роздільною здатністю (розмір вокселя, тобто крок тріангуляційної сітки) і зоною сканування (у вигляді розміру сторони куба).


Сканер потрібно переміщати навколо або вздовж об'єкта (невеликі об'єкти можна поміщати на основу, що обертається), і тут дуже корисною може бути кнопка «Пуск/Пауза» на корпусі сканера, якої немає у Kinect. Якоюсь мірою її може замінити затримка старту запису, яку можна задавати в межах 1 ... 100 секунд, 0 відповідає негайному початку запису після натискання відповідної кнопки у вікні програми. Правда, час, що залишився до старту, ніяк не відображається, і дізнатися, що запис вже почався, можна лише по появі кольорових окантовок на зображенні у вікні 3D-виду.

Після виходу з режиму «Зйомка» відбувається суміщення відзнятих сканів - точна реєстрація (груба проводиться і під час зйомки, щоб можна було спостерігати результати сканування). Це може зайняти деякий час, тому не намагайтеся одразу вдаватися до якихось дій і стежте за повідомленнями у рядку стану. В результаті деяких коригувань може знадобитися ще одна точна реєстрація, її можна запустити самостійно з панелі «Команди».

Відповідно до описаного вище алгоритму можна переходити до редагування.

Перегляд та редагування моделей

Управління положенням спостереження у вікні 3D-виду здійснюється за допомогою миші та освоюється дуже швидко. Збільшення-зменшення регулюється коліщатком миші (ступінчасто) або її рухами з правою натиснутою кнопкою (плавно), при натиснутій лівій кнопці переміщається точка спостереження навколо центру, що задається подвійним кліком, а якщо натиснуті обидві кнопки миші, то її переміщення пересуває об'єкт по окну.

Для найзручнішого відображення можна задавати і вибирати дуже багато: вид проекції - перспективна або ортогональна, точку огляду - ліворуч, праворуч, зверху і т.д., режими відображення, затінювання, освітлення, відображення кольору, текстури, а також внутрішніх поверхонь. Є навіть засіб для збереження скріншотів вікна 3D-виду.

Загалом, набір коштів, які забезпечують зручність перегляду, досить широкий, але це лише допоміжні механізми для головного: редагування. Точніше, виправлення дефектів сканування, включаючи як усунення всього зайвого – наприклад, потрапили в «поле зору» сканера частини сторонніх предметів, так і зворотну операцію – заповнення невідсканованих ділянок.

Можна редагувати як скан повністю, так і окремі його кадри. Для цього є цілий набір інструментів:


При використанні кожного з них можна задавати ряд параметрів або вибирати певні установки:


Треба пам'ятати, деякі інструменти доступні лише у певних режимах. Так, для скана не можна використовувати «кисть видалення викидів», а для окремого кадру можна (але правити кожен кадр з кількох сотень – справа невдячна, та краще використовувати такі інструменти для 3D-моделі).

Йдеться не тільки про скани, отримані за допомогою Artec Studio. Функція імпорту дозволить завантажити інші моделі у форматах OBJ, STL, PLY, WRL, PTX та зайнятися їх обробкою. При цьому є функція автоматичного пошуку та виправлення дефектів у них, у тому числі на етапі імпорту.

Для прикладу візьмемо знайомого нашим читачам за попередніми оглядами динозавра, у наявній у нас моделі якого є два дефекти у правої передньої лапи: елемент, що висить у повітрі, трохи нагадує двопалу кисть тварини, а також виріст у формі квасолини в районі ліктьового згину. На скріншоті вони позначені стрілками.


Наявними засобами ми легко видалили обидва дефекти:


Звичайно, швидко проводити операції редагування спочатку не виходить, але підкреслимо: необхідний інструментарій докладно описаний у посібнику користувача (у тому числі і російською мовою), прийоми його використання досить прості та освоюються швидко, особливо якщо є хоч невелика навичка роботи з 2D-редакторами типу Adobe Photoshop.

Складання сканів та глобальна реєстрація

Щоб отримати модель, відскановані та відредаговані скани треба звести докупи - зареєструвати, для чого в Artec Studio передбачена операція складання. Вибираємо потрібні скани та відкриваємо вікно цієї операції.


Один із сканів, перший у списку, вважається зареєстрованим, щодо нього буде реєструватися решта. Як «базовий» можна вибрати й інший скан.

Найпростіший спосіб - автоматичне жорстке складання. Однак у багатьох випадках, пов'язаних насамперед із недостатньою площею перекриття сканів та низькою якістю текстури, вона закінчується невдачею, і тоді доводиться працювати.

Для початку скани можна поєднати вручну, перетягуючи їх мишею. Точність такого поєднання мала, і це операція переважно використовується як попередня інших методів.

Більш точними є такі способи, як ручне складання по точках: на двох сканах відзначаємо пари точок (краще кілька), що відповідають одним і тим же ділянкам об'єкта, і натискаємо кнопку «Зібрати по точках».

Для об'єктів, знятих з текстурою, можна задіяти і текстурне суміщення, але для цього потрібна значна обчислювальна потужність, і на конкретному комп'ютері час виконання процедури збирання може помітно зрости.

Для суміщення поверхонь (кадрів) у межах одного скана передбачено складання з обмеженнями. А для об'єктів, які в процесі сканування можуть змінювати форму (людина або тварина), використовується нежорстка складання - алгоритм, що крім переміщення та обертання передбачає ще й деформацію. Щоправда, працює він не зі сканами, а із попередньо підготовленими на їх основі проміжними моделями.

Будь-яку операцію можна скасувати або повторити, навіщо на панелі «Складання» передбачені відповідні кнопки.

Після того, як складання сканів завершено, потрібно перевести всі однокадрові поверхні в єдину систему координат, тобто здійснити глобальну реєстрацію. Для складних об'єктів, сканованих з високою роздільною здатністю, ця операція може тривати багато часу і вимагати великого обсягу оперативної пам'яті.

У цій операції є три параметри, що задаються. Насамперед, це алгоритм: лише геометрія або геометрія та текстура (у другому випадку час виконання може суттєво зрости). Ще визначається мінімальна відстань між сусідніми особливими точками на поверхні і кількість ітерацій.


Якщо здійснити глобальну реєстрацію відразу для всіх сканів не вдається, можна спробувати зробити її для двох із них, між якими залишається розрив. Якщо розрив скоротився, операцію слід повторити, збільшивши кількість ітерацій. Події треба продовжувати до повного поєднання всіх сканів.

Отримання моделі

Після завершення глобальної реєстрації можливий ще один етап редагування - наприклад, для видалення викидів, для чого в меню "Команди" передбачена відповідна операція.

Після цього можна переходити до об'єднання всіх отриманих даних у єдину полігональну модель – до склейки. Artec Studio передбачає три види склейки:

  • швидка: спосіб найбільш оперативний і найвибагливіший до обчислювальної потужності комп'ютера (включаючи обсяг пам'яті), але після нього може знадобитися додаткова обробка результатів,
  • гладка: більш ресурсомісткий спосіб, який найкраще підходить для створення моделей людського тіла, а також для поверхонь з частково відсутніми 3D-даними,
  • точна: дещо швидше за гладку склеювання, дає кращу деталізацію і добре підходить для реконструкції дрібних деталей і тонких країв.


У кожного виду склейки є від двох до чотирьох параметрів, що задаються:


Зазначимо: назви параметрів команд тощо. у російськомовному інтерфейсі програми найчастіше не перекладені. Можливо, тому, що дослівний переклад все одно залишиться незрозумілим без додаткових коментарів у посібнику користувача.

Отримана після склейки модель може містити дефекти (більше того: найчастіше так і буде), які доведеться видаляти. Для цього в Artec Studio передбачений цілий інструментарій:


Алгоритми працюють автоматично, але можна встановити деякі параметри.

Виконувати команди обробки можна шляхом запуску кожної з них вручну, але можна включити автоматичний запуск обраної послідовності команд:


Тоді оператору не доведеться постійно звертати увагу на те, що відбувається - це зручно з урахуванням того, що виконання окремих команд може займати значний час. Але є й зворотний бік: найчастіше за результатами тієї чи іншої операції треба приймати рішення про подальші дії, тому автоматичний режим явно призначений для обробки однотипних об'єктів, послідовність команд (з певними значеннями їх параметрів) для яких заздалегідь опрацьована. У таких випадках наявність пакетного режиму обробки буде дуже корисною.

Останньою дією буде текстурування - накладення на отриману модель колірної текстури, якщо вона була знята під час сканування і знадобиться при використанні моделі. Для цього є інструмент «Текстура»:


Результат його застосування також піддається деякому коригуванню – можна відрегулювати яскравість, насиченість тощо.


Таким чином, для отримання якісної моделі доводиться повозитися – за пару рухів сканером та декількома кліками миші це виходить лише на демороликах. До певної міри винятком можуть бути випадки сканування однотипних об'єктів, процедури обробки яких заздалегідь випробувані та налагоджені.

Інші можливості

Залишається додати кілька слів про інші можливості, які надає програма Artec Studio.

На будь-якому етапі роботи отримані дані (скани) та результати їх обробки, включаючи історію змін, можна зберегти на диск як файл проекту.

Artec Studio можна використовувати як засіб перегляду 3D-файлів. Оскільки досить потужному комп'ютері (а інших її використовувати немає сенсу) вона запускається дуже швидко, то цьому плані незручностей нічого очікувати. А можливості перегляду вона надає чималі.

Підтримується синхронна зйомка кількома сканерами, підключеними до одного комп'ютера. З урахуванням чималої ціни самих сканерів це може здатися надмірною функцією, проте нагадаємо: і сканери, і ПЗ Artec - це все ж таки інструменти для професійного використання, а для вирішення багатьох професійних завдань витрати на кілька сканерів можуть виявитися несуттєвими в порівнянні з додатковими можливостями, що відкриваються.

Cенсорів також може бути кілька, причому можна комбінувати різні типи. Якщо мова про Asus Xtion/PrimeSense, то їх може бути до восьми, а якщо планується використовувати Kinect, то важливо пам'ятати, що у Microsoft є свої обмеження на кількість пристроїв, що одночасно підключаються, тому до одного комп'ютера вдасться підключити не більше чотирьох Kinect for Windows або одного Kinect Xbox.

Є інструменти для вимірювань - лінійних та геодезичних, побудови перерізів об'єкта та карт відстаней між двома поверхнями, а також для створення анотацій.

І, звичайно, можливий індивідуальний вибір стандартних налаштувань - від одиниць вимірювання до звукових оповіщень і кольорів робочої області.

Для сканерів Artec є утиліта Diagnostic Tool, яка виконує функції корекції або калібрування (залежно від моделі). Це може знадобитися, якщо в процесі роботи або транспортування сканер зазнавав трясіння або ударів.

Віддамо належне авторам посібника користувача: воно дуже докладне, але без надмірного «розжовування» кожної дрібниці, написане цілком зрозумілою мовою та добре ілюстроване. Власнику залишається тільки не лінуватися: вивчати інструкції та випробувати їх на практиці.

Альтернативи

Коли йдеться про роботу тільки з недорогими сенсорами, подібними до Kinect, зовсім не обов'язково користуватися програмами типу Artec Studio, ціна яких значно вища, ніж у самого сенсора. Можна використовувати й інші програми, у тому числі поширювані безкоштовно (іноді з тими чи іншими обмеженнями) - наприклад, Scenect від компанії Faro, Skanect від ManCTL (нині придбано Occipital Inc), Kinnect Fusion від Microsoft та інші.

Щоб було з чим порівнювати, ми спробували попрацювати із цими програмами. Коротко розповімо: за що платимо, купуючи Artec Studio, у порівнянні з безкоштовним або умовно-безкоштовним ПЗ.

Microsoft Kinect Fusion

Взагалі-то це назва технології, а серед засобів розробника є заснована на ній утиліта Kinect Fusion Explorer. І це саме утиліта, призначена в основному для демонстрації можливостей технології, а тому вона не тільки не містить жодних функцій редагування, але навіть її інтерфейс не оснащений хоча б мінімальною кількістю зручностей: є деяка кількість налаштувань, включаючи роздільну здатність та передню-задню межі, а зйомка починається одразу після запуску утиліти.


Очевидно, що об'єкт буде відсканований за один сеанс, і якщо щось пішло не так, то доведеться починати спочатку. А «піти не так» може дуже багато: трохи швидше зрушили сенсор вздовж або навколо об'єкта – з'являється повідомлення про помилку та вимога повернути сенсор в останню вдало зареєстровану позицію, виконати яку виходить далеко не завжди.


Завершення процесу – збереження скана у форматі STL або OBJ (колірна текстура не зберігається). Перегляд скана та будь-яке його коригування, ручне або автоматичне, не передбачено.

Таким чином, можливість використання Kinect Fusion Explorer на практиці є досить сумнівною. Наголосимо: ми оцінюємо утиліту, а не саму технологію Kinect Fusion.

Утиліта розповсюджується у складі SDK, але в пакеті версії 1.6, який ми встановили для роботи Kinect спільно з Artec Studio, її не було. Довелося завантажувати та встановлювати SDK v.1.7 (з набором засобів розробника тієї ж версії). Крім того, потрібна відеокарта з підтримкою DirectX 11, інакше Kinect Fusion Explorer просто не працюватиме. До того ж робота з іншими сенсорами – наприклад, Asus Xtion – навряд чи можлива; офіційного підтвердження цього ми не знайшли, але, судячи з самої концепції SDK, насамперед за його назвою, напевно, список обладнання вичерпується моделями Kinect.

Skanect

Це вже помітно повноцінніша програма 3D-сканування, що підтримує роботу з різними сенсорами, а при використанні сучасних відеокарт NVidia дозволяє використовувати можливості архітектури CUDA. Ще одна перевага цієї програми - вона може працювати не тільки під Windows (32- або 64-бітної), але і під Mac OS X. Щоправда, безкоштовна версія Skanect не тільки призначена лише для некомерційного використання, але ще й має деякі функціональні обмеження. наприклад, не можна зберігати моделі з високою роздільною здатністю (щоправда, для примітивних сенсорів типу Kinect це дуже актуально).

Ми спробували версію 1.70 для Windows.


Налаштування дозволяють задавати не лише передню та задню межі, а цілу кубічну область (розмір змінюється з кроком 10 см), для сканування високих об'єктів типу людини висоту цієї області можна подвоїти.


Запускати сканування можна із затримкою (задається з кроком 1 сек), причому у вікні програми великими цифрами відображатиметься зворотний відлік – ось цього якраз не вистачає в Artec Studio.

Сканування всього об'єкта має проводитись за один сеанс. Є повноцінні можливості для перегляду скана та деякі функції автоматичного коригування – згладжування різких кутів, добудова деталей у неповністю відсканованих місцях (наприклад, заповнення отворів), а також видалення дрібних деталей та зменшення кількості граней для спрощення моделі. Підтримуються і колірні текстури.

Для більш точного коригування можна передати скан у зовнішній редактор, а потім завантажити результат у Skanect, але для цього потрібна версія Pro (платна).

Неабияка перевага цієї програми – простота освоєння, що дозволяє рекомендувати її тим, хто робить перші кроки у 3D-скануванні. Щоправда, знання англійської мови знадобиться.

ПО компанії Faro

Більш складною є програма Faro Scenect. На жаль, вона не може працювати з драйверами Kinect, які встановлюються у складі відповідного Microsoft SDK і необхідні для роботи Artec Studio, Skanect і, звичайно, Kinect Fusion. Scenect вимагатиме їх видалення та встановлення драйверів OpenNI, інакше сенсор не буде розпізнаний. Можливо, це пов'язано з тим, що програма є спеціально розробленою безкоштовною версією програмного забезпечення Faro Scene, призначеного для роботи з професійними лазерними 3D-сканерами Faro.

Ми не полінувалися зробити це, щоб коротко розповісти і про цю програму у версії 5.2. Для отримання дистрибутива треба заповнити реєстраційну форму, після чого на вказаний у ній e-mail буде надіслано посилання для завантаження.

Програма може працювати з сенсорами Kinect і Asus Xtion Pro Live (у дистрибутиві містяться необхідні для них драйвери OpenNI), причому для підвищення точності передбачене їхнє калібрування за допомогою попередньо роздрукованого на принтері калібрувального листа. Щоправда, не дуже зрозуміла доцільність такої процедури для таких примітивних сенсорів.

Для роботи буде потрібно комп'ютер з 64-бітною версією MS Windows. Спеціальних дистрибутивів для Mac OS X немає, у документації можливість роботи під цією ОС також не згадується. Російськомовного інтерфейсу не передбачено, немає інструкцій російською мовою.

Ця програма помітно складніше в освоєнні, ніж Skanect - наприклад, доводиться розбиратися з такими поняттями, як скан, хмара сканованих точок (scan points cloud), робочий простір (workspace) та проект (scan project), але й можливості набагато ширші: об'єкт вже не потрібно сканувати за один сеанс, можна оперувати кількома сканами.


Сканування починається одразу після натискання відповідної кнопки.


Звичайно, є й розширені засоби перегляду. Підтримуються колірні текстури, а також прив'язка до зовнішньої системи координат та зіставлення із CAD-моделями. Є й деякі можливості для редагування з використанням різних селекторів та пензля виділення.

Але отримати файл моделі, придатний для 3D-друку, у Skanect не можна. Для побудови сітки потрібно спочатку зберегти результат в одному з доступних форматів – наприклад, VRML (*.wrl):


А потім відкрити у програмі типу MeshLab та за її допомогою створити файл у форматі STL або OBJ.

Таким чином, якщо порівнювати з мінімальною функціональністю Skanect, не кажучи вже про примітивний Kinect Fusion Explorer, то Scenect за своїми можливостями набагато ближче до Artec Studio, хоча «ідеологія» обробки сильно відрізняється. Однак Scenect - це лише версія програми Faro Scene, заточена на два типи дешевих сенсорів з обмеженими можливостями, які абсолютно не призначені для професійної роботи. Тобто це явна «приманка»: людина, яка витратила чимало сил і часу на освоєння тонкощів Scenect і вирішила перейти до роботи з 3D-сканерами професійного класу, мимоволі схилятиметься до продукції Faro.

Тобто вже зрозуміло, що Faro та Artec – суперники на ринку 3D-сканерів; порівнювати ціни з їхньої продукцію ми, відзначимо лише кілька моментів. Перший: шкода, що такої «приманки» немає у Artec – для випробування з доступними за ціною сенсорами можна використовувати лише 30-денну trial-версію, чого не завжди достатньо. Другий: продукція Artec в даний час вигідно відрізняється від Faro наявністю не тільки російськомовної документації та російського інтерфейсу в ПЗ, а й служби підтримки, готової спілкуватися з російськомовними користувачами, а це для дорогої техніки та недешевого ПЗ питання досить важливе.

Висновок

Програми 3D-сканування, подібні до Artec Studio, в даний час є досить специфічними продуктами, якщо не сказати екзотичними. Знайдеться зовсім небагато людей, які мають досвід роботи на професійному рівні з декількома такими програмами і здатні провести грамотне та виважене порівняння можливостей; на жаль, ми до них не належимо, тому утримаємося від будь-яких висновків. Крім одного, суто суб'єктивного: завдяки наявності сумлінно зробленої документації та зручному інтерфейсу, освоєння Artec Studio не здалося нам непосильним завданням – був би час та бажання.

Ми сподіваємось у недалекому майбутньому познайомити читачів та з іншою продукцією компанії Artec – сканерами.

Кожен 3D-сканер, представлений на ринку, генерує у процесі роботи мільйони математичних рядків, координат та даних, у яких людині без спеціального програмного забезпечення не розібратися. Програма виконує найскладніший обсяг роботи: отримує дані від сканера, обробляє їх, коригує та модернізує, перетворює на зручний формат для виведення. Тому при покупці 3D-сканера відразу подумайте про придбання пакета відповідного програмного забезпечення. Повний каталог ви знайдете на сторінці https://cybercom.ru/catalog/3d-software/.

Допомога у скануванні

Початкове налаштування сканера, встановлення основних параметрів, прийом первинних даних та їх найпростіша обробка – цим займаються програми першого кола. Лідером у цьому плані вважається Artec Studio. Комплекс користується популярністю серед початківців фахівців, оскільки має простий і зрозумілий інтерфейс. Тим не менш, він має широкий функціонал, якого вистачить для роботи з будь-яким пристроєм.

Обробка результатів

Отже, у вас є первинний 3D-скан об'єкта, з яким поки що неможливо працювати. Спочатку його необхідно обробити. Цим займаються програми другого кола, які перетворюють сирі дані в моделі, що редагуються. Такі рішення проектує компанія 3D Systems. Має кілька цікавих екземплярів:

  • Geomagic Design X. Програма займається створенням параметричних CAD-моделей, за лічені секунди перетворюючи отримані скани. CAD-моделювання виходить нового рівня.
  • Geomagic для SOLIDWORKS. Комплекс перетворює відсканований об'єкт на твердотільний цифровий прототип для подальшої роботи в середовищі SolidWorks.
  • Geomagic Wrap. Найпростіше та найдешевше рішення з представлених. Добре підійде тим, кому не потрібно вирішувати складні виробничі завдання.

Підготовка до друку

Сьогодні сканери нерозлучні із 3D-принтерами. Перші захоплюють фізичні властивості об'єктів, а другі переносять покращені моделі та прототипи в реальність. Але для нормального функціонування потрібен потужний пакет ПЗ. На увагу заслуговують такі:

  • Magics RP. Універсальна програма, що працює із форматом STL. Допоможе підготувати заготовку до друку, усунути помилки, підкаже найкраще рішення.
  • Mimics. Спеціалізований пакет, який знайшов застосування у медицині. Допомагає обробляти дані МРТ, КТ та інших медичних апаратів. Створює високоточні моделі людського організму для подальшої передачі лікарю.

Дізнатися докладніше про технології 3D-сканування, сучасні 3D-принтери та супутнє ПЗ пропонує компанія Cybercom. Інформація доступна на офіційному сайті


Купуючи вперше, покупець хоче отримувати максимально точні копії виробів, що скануються. У когось це починає виходити одразу, а хтось витрачає багато часу на отримання потрібного результату.

З особистого досвіду скажу, що кожного разу, скануючи новий виріб, натикаюся на підводне каміння та проблеми.

Звичайно, коли виникає якась проблема, ми відразу йдемо в інтернет, щоб знайти відповіді на свої запитання. І в більшості випадків ми їх знаходимо, але, на жаль, на тему дуже мало що можна знайти в мережі. Тому і народилася ідея написати поради, що і як потрібно зробити, щоб отримати потрібний результат. Стаття буде цікава як новачкові, так і досвідченому власнику 3d сканера.

У цій статті ми розглянемо 10 порад сканування ручними 3d сканерами. Ці поради будуть актуальні як для дешевих, саморобних 3d сканерів на базі Microsoft Kinect, так і для ручних 3d сканерів вартістю до $50 000.

  1. Час налаштування: Отримання хорошого скану займає значний час До нього входить не лише час безпосереднього сканування. Будьте готові витратити багато часу на настроювання оточення сканованого виробу та налаштування обладнання.
  2. Довжина кабеля: Ручні сканери комплектуються кабелями для підключення до комп'ютера або ноутбука. Перед початком сканування бажано врахувати довжину кабелю, щоб можна було відсканувати виріб з усіх кутів.
  3. Зворотній зв'язок: На відміну від стаціонарних 3d сканерів, ручні вимагають постійного зворотного зв'язку. Тому перед початком сканування переконайтеся, що монітор перебуває у вашій прямій видимості.
  4. Розширення: Деякі ручні 3d сканери, особливо дорогі, перед скануванням пропонують налаштувати опції сканування. І природним бажанням буде виставити високу роздільну здатність. Але в такому разі рухи сканером мають бути дуже повільними. Це може бути скрутним, тому що сканер має значну вагу. Для початку краще визначити, яке дозвіл потрібно, може вам і не буде потрібно найвище.
  5. Кути та підсередини: Перед початком сканування проаналізуйте виріб на наявність кутів та піднутрінь, які можуть бути проблемними під час сканування. Заздалегідь продумайте траєкторію руху сканера, щоб захопити їх та добре відсканувати
  6. Фон: Деякі 3d сканери вимагають візерунковий фон для визначення позиції сканера щодо об'єкта. Цього легко досягти. Потрібно намагатися уникнути "одноманітних" фонів або використовувати інші об'єкти в сцені. Але необхідно уникати рухомих об'єктів у сцені, оскільки це може заплутати сканер.
  7. Сторонні матеріали: Переконайтеся, що на об'єкті, що сканується, немає сторонніх елементів. Сканування вони не завадять, але процес обробки скана можуть утруднити, тому їх необхідно буде видалити.
  8. Опора: На деяких об'єктах можуть бути внутрішні, які відсканувати не вийде не піднявши об'єкт. Якщо виріб підняти, тоді процес сканування зіб'ється і все доведеться починати заново. Спочатку гляньте опору на яку помістіть виріб і звідки ви зможете «дістати» до всіх елементів об'єкта.
  9. Колір та освітлення: Деякі 3d сканери захоплюють колір та текстуру об'єкта. Але правильний колір можна отримати лише в тому випадку, якщо ви правильно використовуєте освітлення об'єкта. Найкраще підходить природне освітлення. Але 3d сканування виконується і в приміщеннях. Тому необхідно врахувати, щоб об'єкт був освітлений поступово з усіх боків. Якщо освітлення буде нерівномірним, то не освітлена сторона буде тьмяною, порівняно з освітленою.
  10. Очищення: Після завершення сканування вам потрібно буде перетворити скан на 3d модель. Деякі компанії поставляють своє програмне забезпечення для обробки разом з 3d сканером. У такому разі програма зробить усе за вас. Але, можливо, вам доведеться це робити власним ПЗ, яке у вас є. Тоді вам потрібно залити отвори, згладити поверхні, спростити складну сітку об'єкта.

Сподіваємося, що ці поради вам допоможуть.

Приступаючи до огляду програмного забезпечення для тривимірного моделювання та проектування, необхідно окреслити два глобальні завдання, на вирішення яких воно має на меті:

  • обробка даних 3D-сканування та моделювання;
  • підготовка моделей до 3D-друку.

У цій статті ми розглянемо основні функціональні можливості та переваги програмних продуктів, що надаються на російському ринку компанією iQB Technologies.

I. ПЗ для обробки даних 3D-сканування

Важливо розуміти, що сам собою процес сканування – лише перший етап роботи, це просто збір «сирої» інформації. Щоб отримати кінцевий результат, необхідно обробити дані сканування за допомогою спеціалізованого ПЗ.

Завдання програмного забезпечення цього типу – створення віртуальної тривимірної копії фізичного об'єкта для її подальшого використання у системах автоматизованого проектування, технологічної підготовки виробництва та інженерного аналізу (CAD/CAM/CAE).

Після того як сканування виконано, отримані дані обробляються програмними продуктами. 3D-сканери представляють дані у вигляді хмари точок, а сучасні моделі – у вигляді полігональних моделей (крапок, що зшиваються між собою методом тріангуляції). За допомогою ПЗ можна усунути помилки у відсканованій моделі, створити набір NURBS-поверхень, спроектувати повноцінні параметричні твердотілі моделі, проаналізувати можливі зміни та похибки, провести дослідження, порівняльний аналіз, а також контроль розмірів та якості фізичного об'єкта.

Результати 3D-сканування та створення CAD-моделі у ПЗ Geomagic Design X

3D-сканування і, відповідно, обробка даних вирішує наступні завдання :

  • контроль геометрії (у тому числі геометричний контроль у процесі експлуатації для вимірювання зносу, вхідний та вихідний контроль виробів);
  • зворотне проектування (для відновлення та/або оптимізації форми об'єкта, зворотний інжиніринг та побудова CAD-моделі);
  • для реконструкції чи перепланування будівель, споруд, об'єктів;
  • перевірка на збирання;
  • створення цифрових архівів.

На виробництві 3D-сканування застосовується насамперед зворотного проектування (reverse engineering) і контролю геометрії.

  • наявність сценаріїв макросів для автоматизації процесів;
  • найпростіший спосіб зберегти, перетворити текстуру та фактуру поверхні, у тому числі і на карту текстури;
  • інноваційна можливість перетворення скручених поверхонь у плоскі для їх виміру, моделювання текстури та фактури, створення 2D-ескізів;
  • простий та оперативний спосіб створити з області точок 3D-модель для друку;
  • підтримка всіх тривимірних цифрових перетворювачів, камер та сканерів формату XYZ/ASCII та обробка впорядкованих та невпорядкованих даних поверхонь та обсягів.

Geomagic Control X: потужний софт для контролю геометрії

Гнучкий програмний продукт для виявлення та вирішення проблем у галузі контролю якості, що пропонує багатофункціональні та інтуїтивно зрозумілі інструменти вимірювання, управління та аналізу.

Безпосереднє завдання ПЗ – порівняння даних експлуатаційного виробу з еталонною моделлю та складання повноцінних звітів у зручному форматі. Процес формування звітності може бути автоматизований, а отриманими даними легко обмінюватись з усіма учасниками проекту. Control X дозволяє значно підвищити показники підприємства під час контролю якості продукції.

Control X – це:

  • можливість порівняння отриманих даних як з еталоном, і з іншими даними;
  • контроль та аналіз отриманої інформації у порівнянні як з еталоном, так і з іншими даними;
  • звіти, що налаштовуються, з можливістю автоматизації контролю;
  • підтримка даних, отриманих як з допомогою 3D-сканування, а й іншими способами;
  • підтримка великої кількості форматів, що дозволяє контролювати та аналізувати дані з різних джерел;
  • інтуїтивно зрозумілий інтерфейс.

Geomagic Design X: нові можливості роботи в САПР

Найбільш комплексне програмне забезпечення для реверс-інжинірингу, починаючи з даних 3D-сканування, до створення твердотільної параметризованої моделі (CAD).

  • можливість створення дерева побудови САD-деталі у найпоширеніших міжнародних САПР;
  • відтворення історії побудови САD-деталі в найпередовіших САПР;
  • швидке відтворення моделей за відсканованими даними;
  • різноманітність інструментів та алгоритмів для обробки даних.

Geomagic for SolidWorks: швидкий шлях від фізичного об'єкта до робочого середовища CAD

Ще одне програмне рішення для реверс-інжинірингу із широким набором функцій. Це набір програмних інструментів, який забезпечує розширені можливості використання хмар точок і багатокутників у процесі проектування. Являє собою плагін, сумісний з популярними моделями 3D-сканерів і підтримує імпорт стандартних форматів точкових та полігональних файлів.

Geomagic for SolidWorks – це:

  • швидкісна автоматизована обробка хмар точок;
  • потужні інструменти вирівнювання;
  • автоматичне оброблення поверхні;
  • формування поперечних перерізів сіток;
  • 3D-порівняння з аналізом відхилень початкового рівня;
  • контроль відхилень на всіх етапах проектування;
  • створення високоякісних твердотільних моделей;
  • інтеграція з промисловими 3D-сканерами для роботи за прямою схемою "сканер - SolidWorks", включаючи FARO, Hexagon, Nikon, Vialux та Capture від 3D Systems;
  • дружній, інтуїтивно зрозумілий інтерфейс.

3D-сканери Creaform: все вже увімкнено

На відміну від інших виробників 3D-сканерів, постачає свої пристрої у комплекті з повністю інтегрованим програмним забезпеченням VXelements, плюс окремо можна придбати модулі VXModel та VXInspect.

  1. VXelements– універсальна платформа, що об'єднує всі найважливіші елементи та інструменти в рамках зручного для користувача, простого та оптимізованого робочого середовища.
  2. VXmodel- ПЗ для реверс-інжинірингу. Перетворює дані 3D-сканування для використання у всіх поширених програмах САПР або .
  3. VXinspect- Програмне забезпечення для контролю якості.

ІІ. ПЗ для підготовки моделей до 3D-друку

Materialise Magics: 3D-моделювання на основі САПР та даних 3D-сканування

Універсальне рішення пропонує компанія, що розробила спеціально для професіоналів адитивного виробництва програмний продукт Magics. Він дозволяє з високою швидкістю та точністю створювати окремі шари компонентів на підставі тривимірних даних із САПР або даних 3D-сканування. Magics забезпечує повний цикл – від імпорту даних (в STL та інші формати) та аналізу якості до створення підтримок, підготовки платформи та постобробки.

Переваги програмного забезпечення Materialise Magics:

  • швидкість, оптимізація та висока надійність роботи всіх процесів;
  • набір практичних та ефективних рішень для підготовки платформ, побудова підтримок під час використання будь-яких ;
  • широкий функціонал редагування моделей (додавання логотипів, текстур, зображень);
  • можливість робити складні розрізи (наприклад, з вбудованими сполучними штирями), булеві операції та ін.;
  • наявність великої бібліотеки практично на всі моделі обладнання з прописаними та настроюваними параметрами;
  • аналіз та виправлення моделей (швидке виправлення, підготовка та оптимізація полігональної сітки з найкращим збереженням текстури, кольору та якості, аналіз можливих проблем);
  • широкий набір інструментів щодо бізнес-процесів адитивного виробництва;
  • інтуїтивний інтерфейс, що легко настроюється, з техпідтримкою від розробника російською мовою.

Що входить до складу Magics

  1. Базовий модуль RP. Має широкий набір спеціальних функцій для редагування моделей, працює з великою кількістю форматів файлів, що імпортуються. Швидко, точно та геометрично правильно виправляє помилки завантажених файлів. Зберігає оригінальний колір, текстури та фактури об'єктів після лікування завантажених файлів залежно від налаштувань. Здійснює зручне настроювання процесів на всіх етапах підготовки до друку.
  2. 12 додаткових модулівдля виконання специфічних функцій. Наприклад, Magics Import Module забезпечує імпорт множини різних форматів; Magics Structures Module дозволяє проектувати та друкувати комірчасті структури та шари; Magics Slice Module служить передачі об'єктів лише на рівні шарів деталей у форматах CLI, F&S, SLC, SSL; Volume Support Module і Tree Support Module є наборами підтримок, і так далі.
  3. Окремий базовий модуль 3-maticпризначений для моделювання деталей у STL-форматі (стандартна тріангуляція). Він дозволяє виконувати топологічну оптимізацію на рівні мікроструктури, у тому числі за допомогою багатьох СAE-програм.