Чтобы напечатать объемный предмет на 3D принтере, предварительно необходимо сделать его трехмерную модель – визуальный графический образ объекта. Раньше моделирование осуществлялось вручную с помощью специального ПО. Просчеты в чертежах неминуемо сказывались на конечном результате. Чтобы нивелировать человеческий фактор, ускорить и упростить процесс моделирования изобрели 3D сканер.

Трехмерное сканирование дает возможность получить сложнопрофильную объемную модель исследуемого объекта – 3D сканер оцифровывает предмет, что позволяет быстро сделать его математическую модель для последующей печати на принтере.

Прибор создает облако точек, соединенных линиями, которые формируют геометрию объекта из множества пересекающихся плоскостей. Полученные координаты обрабатываются и сохраняются в виде параметрической модели, – с ней можно работать в любой CAD-системе для снятия чертежей отдельных элементов объекта, его доработки, корректировки размеров и прочих параметров, нужных для программирования принтера.

Где используется 3D сканер

Сфера применения сканирующего оборудования неограниченна. Применение аддитивных технологий позволяет сократить расходы на производство, снизить количество отходов, уменьшить вес деталей, сделанных традиционным путем. 3D сканирование используется в следующих направлениях:

  • авиастроение;
  • кораблестроение;
  • производство промышленного оборудования;
  • автоиндустрия;
  • военно-промышленный комплекс;
  • музееведение и культурология (оцифровка изделий с целью сохранения исторического наследия);
  • строительство и проектирование инженерных систем;
  • медицина и протезирование;
  • легкая промышленность.

Производители одежды и обуви уже объявили о том, что в примерочных кабинках вскоре появятся 3D сканеры. Такой подход позволит покупателям заказывать кастомизированные наряды и оригинальную обувь, а производителям – быстро и точно воспроизвести модели без использования лекал и очной ставки с клиентом. Ожидается, что люди смогут использовать свои отсканированные и оцифрованные силуэты для виртуальной примерки нарядов, без надобности в переодевании.

Методы 3D сканирования

Различают два метода объемного сканирования – контактный и бесконтактный.

Контактный 3D сканер работает «на ощупь». Прибором обводят предмет, при этом  специальным щупом исследуют каждую грань. Раньше на исследуемый объект наносили точки-маркеры, формирующие систему координат. На участках с большим изгибом расстояние между точками делалось минимальным, на ровных плоскостях – максимальным. Сканер снимал координаты точек – из них формировал 3D модель. Современные приборы обходятся без нанесения физической сетки.

Контактное сканирование не зависит от условий освещения. Работе с устройством легко научиться. Но есть ряд недостатков: сканер не различает текстуры, а для обработки большого предмета придется изрядно попотеть с прибором в руках.

Бесконтактный метод трехмерного сканирования делится на два подвида: активный и пассивный. Приборы для активного 3D сканирования используют ультразвук, направленный источник света, лазер или рентгеновские лучи для облучения исследуемого объекта – прибор высчитывает время возврата «сигнала», формируя систему координат из точек соприкосновения с предметом и расстоянием до сканера. Оператор под разными углами сканирует объект, а ПО склеивает части воедино.

Преимущество 3D сканер активного типа:

  • прост в использовании;
  • процесс осуществляется без физического контакта с объектом;
  • работает внутри и снаружи помещения;
  • не зависит от освещения;
  • доступная цена;
  • ненужно наносить сетку и маркеры.

В то же время есть весомые упущения:

  • сканер неспособен работать с зеркальными поверхностями и прозрачными предметами;
  • для работы с маленькими изделиями нужна мощная оптика.

Пассивный 3D сканер – это всё та же цифровая видеокамера, которая снимает исследуемый предмет под разными углами, улавливая его силуэт. Работает только на высококонтрастном фоне и при хорошем освещении. Отснятый материал обрабатывается ПО и сводится в 3D модель для печати на принтере или обработке в CAD-системах.

На что обратить внимание при выборе сканера

Устройство, которое одинаково хорошо справляется со сканированием в инженерных и развлекательных целях, при этом делает высокоточные модели, может стоить десятки тысяч долларов. При покупке 3D сканера следует обратить внимание на следующие параметры:

  • зона сканирования;
  • продолжительность сканирования рабочей зоны;
  • точность;
  • разрешение.

Другие интересные статьи