ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО ПО ВЫБОРУ 3D-СКАНЕРА

Технология 3D-сканирования стала неотъемлемой частью различных отраслей, включая здравоохранение, производство и развлечения. С широким выбором доступных устройств — от мобильных до стационарных сканеров, с регулируемым или фиксированным полем обзора — выбор подходящего устройства может показаться сложной задачей. Чаты и группы в социальных сетях полны споров, сравнивающих меж собой технологии, бренды и модели. Это руководство призвано упростить выбор 3D-сканера, соответствующего вашим нуждам.

Определите ваши потребности

Чтобы выбрать идеальный 3D-сканер, начните с оценки ваших конкретных потребностей, рабочих условий и бюджета. Примите во внимание следующие вопросы, которые помогут вам определиться с выбором:

1. Каковы размеры и типы объектов, которые вы планируете сканировать?

2. В какой среде вы будете проводить сканирование?

3. Как часто вы будете использовать сканер, и нужны ли вам стабильные, повторяемые результаты?

4. Для чего предназначены данные сканирования, и какое программное обеспечение вы будете использовать для их обработки?

5. Каков ваш бюджет?

В следующих разделах мы рассмотрим принцип работы 3D-сканеров, их ключевые технические характеристики, которые играют важную роль при выборе устройства, и сгруппируем данные аспекты в сводную таблицу.

Принцип работы 3D-сканеров

Принцип работы 3D-сканеров схож с принципом работы эхолокационной системы летучей мыши: излучение сигнала, улавливание отражения и построение «картины мира» на основе полученных данных. Вместо звука 3D-сканеры используют свет - лазерный или структурированный (от диодов) - для построения модели объекта. Таким образом, существует два основных типа сканеров: на основе лазера и на основе структурированной подсветки.

В рамках этой статьи мы не будем углубляться в технические тонкости. Если вам интересно узнать о технологии сканирования больше, вы можете изучить нашу статью "Как работает 3D-сканер? О технологии структурированного подсвета на примере 3D-сканера Calibry". Ключевые моменты, которые стоит запомнить: благодаря особенностям технологии, лазерные сканеры хорошо справляются с задачами, требующими сверхвысокой точности (хотя могут быть и исключения – некоторые бюджетные модели могут демонстрировать довольно посредственные результаты). С другой стороны, сканеры со структурированным светом подходят для случаев, где не требуется сверх точность. Опять же, некоторые экземпляры могут создавать высококачественные 3D-модели, подходящие для таких задач, как контроль качества, обратный инжиниринг или метрология.

Лазерные сканеры	Сканеры структурированного света
Подходят для: контроля качества, метрологии, высокоточных работ	Подходят для: медицины, обратного инжиниринга, прототипирования, сохранения культурного наследия
Плюсы: высокая точность	Плюсы: точность, быстрое сканирование
Минусы: медленнее, чем структурированный свет, чувствительны к отражениям	Минусы: сканирование темных объектов может быть сложнее, чем при использовании лазерного сканера
Альтернативные способы создания 3D-сканов
Фотограмметрия	Процесс создания 3D-моделей или измерений на основе серии 2D-фотографий.
КИМ	Эти устройства используют зонды или лазеры для точного измерения размеров и геометрии объекта, создавая точные 3D-цифровые модели.

Технические характеристики

При выборе 3D-сканера большую роль играют, конечно же, его технические характеристики. Производители часто приводят обширный список технических аспектов, который может запутать – что важно учесть, а какие характеристики не столь важны? Ниже мы рассмотрим наиболее важные параметры, на которые следует обратить внимание при выборе 3D-сканера.

Точность и разрешение

Точность означает степень соответствия измерений сканера реальным размерам объекта, а разрешение показывает, насколько мелкие детали он может распознать. При сравнении сканеров, использующих одну и ту же технологию (например, структурированный свет), стационарные модели обычно будут превосходить портативные как по точности, так и по разрешению. Если ваш проект требует максимальной точности, то стационарный сканер часто является лучшим выбором.

Несмотря на сказанное, ручные сканеры также обеспечивают отличное качество сканирования и хорошо подходят для таких задач, как обратный инжиниринг, 3D-визуализация или проверка качества, где точность в нанометрах не является обязательной. Такие факторы, как портативность и удобство использования, во многих случаях могут перевесить значения точности и разрешения.

Портативность

Портативные модели легкие, что делает их идеальными для сканирования в ограниченных пространствах или удаленных местах, например, для оцифровки артефактов на археологических раскопках или сканирования внутри узких конструкций, таких как трубы. Они также подходят для объектов, которые нельзя перемещать, например (музейные скульптуры).

Стационарные сканеры отлично зарекомендовали себя в сценариях, требующих большого объема сканирования объектов одинакового размера. Их использование в паре с поворотным столом позволяет автоматизировать рабочий процесс.

Поле зрения

Поле зрения (FOV), также известное как объем сканирования, относится к пространственной области, которую 3D-сканер может захватить и преобразовать в цифровую 3D-модель. Некоторые стационарные сканеры позволяют изменять поле зрения (FOV) путем перестановки камер или объективов, что позволяет сканировать объекты различных размеров. Для крупных объектов, как правило, необходим большой FOV, в то время как для небольших лучше использовать небольшое поле зрения. Если вы хотите узнать больше о поле зрения 3D-сканера, рекомендуем прочитать нашу статью "Поле зрение 3D-сканера: важное, что нужно знать".

Совместимость программного обеспечения и файлов

Аппаратное обеспечение сканера — это только половина дела: программное обеспечение играет важнейшую роль в превращении необработанных данных сканирования в пригодные для использования результаты. Убедитесь, что программное обеспечение сканера поддерживает нужные вам форматы файлов, которые затем смогут быть использованы в других программах (Zbrush, Solidworks, Geomagic Design X и т.д.).

 Алгоритмы

Для того, чтобы оцифровать объект, в 3D-сканерах используются различные методы трекинга: трекинг по геометрии (наиболее распространенный), по текстуре и по маркерам. Сканеры с несколькими видами трекинга стоят дороже, но обладают большей универсальностью, позволяя сканировать различные объекты. Бюджетные сканеры обычно полагаются на геометрическое отслеживание, что ограничивает варианты их использования (например, по геометрическому трекингу невозможно отсканировать капот автомобиля). Выбор сканера с функцией трекинга по текстурам или маркерам расширяет возможности, позволяя оцифровывать плоские поверхности (с помощью маркеров) или сложные текстуры, например, фрески или картины. Если ваша работа связана со сложными поверхностями, такими как темные или отражающие объекты, убедитесь, что сканер способен эффективно работать с ними.

Сводная таблица с вопросами для выбора 3D-сканера

Ниже приведена сводная таблица, в которой рассматриваются пять ключевых вопросов, которые необходимо учитывать при выборе 3D-сканера.

Вопрос	Ключевые соображения
Какого размера и типа объекты я буду сканировать?	Определитесь, нужен ли вам сканер с большим полем зрения (FOV) для крупных объектов или с меньшим для небольших? Вы можете также выбрать сканер с сменным FOV, если планируете сканировать объекты разного размера.
В каких условиях будет проводиться сканирование?	Оцените условия, в которых вы чаще всего будете сканировать. Ручные сканеры отлично подходят для небольших пространств, труднодоступных мест и всех случаев, когда вам нужна мобильность (например, археологические раскопки). Стационарные сканеры лучше всего работают в контролируемых условиях, когда требуется большой объем рутинного сканирования.
Как часто я буду сканировать?	Для частого сканирования в больших объемах с эффективны стационарные сканеры с поворотными столами. Ручные сканеры лучше подходят для разнообразных задач сканирования, где важна гибкость.
Что я буду делать с данными сканирования? Какие программы я буду использовать для их обработки?	Убедитесь, что программное обеспечение сканера поддерживает предполагаемое использование (например, обратный инжиниринг, контроль качества, 3D-визуализация) и совместимо с инструментами постобработки. Проверьте, поддерживаются ли разнообразные виды трекинга (геометрия, текстура, маркеры) для сложных объектов.
Каким бюджетом я располагаю?	Располагаемый бюджет влияет на ваш выбора. Лазерные сканеры обеспечивают высокую точность, но стоят дороже и работают медленнее. Сканеры со структурированным светом обычно более доступны по цене. Бюджетные сканеры могут поддерживать только геометрический трекинг и иметь неоптимизированные алгоритмы, что ограничивает их универсальность. Недорогие сканеры находятся в ценовом диапазоне ~ 500-5 000 долл. Сканеры среднего класса - ~$5 000-$20 000 Дорогие сканеры - ~$20 000-$100 000+

Выбор подходящего 3D-сканера – непростая задача и подобная инвестиция должна быть тщательно взвешена. При покупке примите во внимание такие факторы, как размер объекта, условия сканирования, частота использования, совместимость с программным обеспечением и бюджет. Используйте это руководство как дорожную карту, чтобы уверенно выбрать 3D-сканер, который поможет вам реализовать ваши проекты.