Серия HandySCAN BLACK: скорость, измерения метрологического класса, универсальность
Серия BLACK является флагманом линейки HandySCAN 3D, отраслевого стандарта портативного 3D-сканирования метрологического класса. Эти сканеры были разработаны для трех конкретных групп пользователей. Это:
инженеры по разработке продукции, которым необходимо внедрять инновации и разрабатывать изделия сложной формы, чтобы предлагать лучшие и конкурентоспособные решения;
группы контроля качества и производственные отделы, в чьи задачи входит оптимизировать производственный процесс, выявлять и устранять возникающие проблемы и избегать простоев;
специалисты по контролю качества, которые должны проверять, были ли выполнены требования клиентов, и подтверждать, что детали соответствуют своему назначению для конечных пользователей.
Скорость
Благодаря 11 синим лазерным блокам в сочетании с камерами высокого разрешения и оригинальными оптическими компонентами сканер может выполнять до 1,3 млн измерений в секунду. Сравнимая с Go!SCAN SPARK скорость всего процесса измерения, от настройки до создания сетки, позволяет экономить драгоценное время сбора и анализа данных.
3D-сканирование метрологического класса
Принадлежность к метрологическому классу говорит о высоком качестве сканирования, точности и надежности измерений. Сканер HandySCAN BLACK сертифицирован по ISO 17025 и соответствует стандарту VDI/VDE 2634 часть 3 (Германия), а точность устройства составляет 0,025 мм (с объемной точностью 0,02 мм ± 0,04 мм/м). Поскольку разрешение увеличено в четыре раза по сравнению с серией SILVER, серия BLACK идеально подходит для сканирования объектов с высоким уровнем детализации, таких как небольшие детали из пластика или листового металла.
Высокая гибкость
Если коротко, HandySCAN BLACK – это по-настоящему универсальные 3D-сканеры. Благодаря адаптируемой области и неограниченному объему сканирования устройство может измерять любую деталь независимо от размера, формы, качества поверхности и сложности. Кроме того, сканеры имеют несколько синих лазеров, что как нельзя лучше подходит для измерения сложных поверхностей.
Интересуют возможности моделирования трубопроводов и металлоконструкций.
Оптимизация трубопровода в FARO As-Built for AutoCAD
Программа As-Built for AutoCAD может в автоматическом режиме распознавать элементы трубопровода. Для этого достаточно указать несколько точек на трубах – ПО автоматически встраивает в них элемент, который вы выбираете из библиотеки. Доступна очень большая библиотека стандартных элементов трубопровода, а также фитингов и заглушек, которые позволяют строить трубы автоматически по облаку точек.
Если трубопровод старый и неровный, скорее всего элементы в облаке точек не везде будут состыковываться между собой. В такой ситуации предусмотрена функция оптимизации. С ее помощью можно выполнить полуавтоматическое исправление трубопровода, используя программные ограничения и привязки.
Аналогичная функция предусмотрена и для : она дает возможность автоматически определять и размещать балки непосредственно на облаке точек и полуавтоматически определять тип балки в соответствии с каталогом. Мы указываем две точки на облаке точек, что является балкой. Далее из библиотеки элементов выбираем профиль, и балка сама просто встает в облако. Также это работает со стенами, полом или какими-то элементами из библиотеки.
Объекты типа трубопроводов и металлоконструкций можно экспортировать в специальные ПО типа Advance Steel и SDNF либо в твердые тела в форматах .STP и .IGS.
Все вышеописанные возможности доступны в плагине As-Built for Revit.
Моделирование металлоконструкций с помощью плагина As-Built for Revit: автоматическая установка балок по облаку точек из библиотеки и автоматическое выравнивание металлоконструкции
Миф второй: прямой экспорт CAD-данных
Следующее распространенное заблуждение – это возможность прямого экспорта CAD-данных. Многие полагают, что сразу после проведения 3D-сканирования у вас уже либо будет готовая CAD-модель, либо вы без труда сможете загрузить данные в систему и начать с ними работать. Но это далеко не так. Большинство 3D-сканеров выводят данные в виде облака точек, каждой из которых присвоены значения координат XYZ и, возможно, вектор нормали. Также данные могут быть представлены как полигональная сетка в триангулированном виде (формат STL) или, если вы проводите цветное сканирование, в формате OBJ с текстурной картой. Иными словами, полученные результаты еще не являются CAD-данными.
Реверс-инжиниринг отсканированного объекта в программном продукте Geomagic Design X
Во-вторых, большинство CAD-систем не предназначены для работы с «сырыми» данными вышеперечисленных форматов. Конечно, вы сможете импортировать данные сканирования в систему, но сделать с ними ничего не получится. Система не позволит масштабировать объект или разбить его на секции, не говоря уже о более сложных операциях. Сегодня некоторые CAD-системы оснащены программным обеспечением для обратного проектирования, однако большая часть систем, с которыми мы сталкивались, недостаточно эффективны. Даже самые продвинутые из них оставляют желать лучшего. Однако с подобными задачами прекрасно справляются специальные программы для обратного проектирования, например, Geomagic Design X. Часть из них созданы самими производителями сканеров, однако существуют и множество сторонних приложений.
Таким образом, большинство встроенных функций просто не работают в CAD-системах. Не существует специальной кнопки, позволяющей сразу же создать CAD-модель из полученных результатов. Чтобы перейти от триангулированных данных к реальной CAD-модели, управляемой функциональностью или поверхностными характеристиками, требуются специальные навыки и программное обеспечение. Поэтому миф о том, что можно напрямую вносить данные сканирования и работать с ними в большинстве CAD-систем, не соответствует действительности. Вы не сможете выполнить с «сырыми» результатами сканирования никаких действий, будь это реверс-инжиниринг или контроль геометрии, для которых также требуется предварительная обработка данных.
Базовые знания
Перед началом съемки необходимо ознакомиться с азами настройки камеры. В настоящее время в Интернете полно сайтов, где желающие могут самостоятельно подтянуть знания по основам работы фотографа. По большому счету, разобраться нужно с несколькими параметрами.
Светочувствительность (ISO), как следует из названия, определяет, насколько чувствительна камера к свету. Чем выше уровень светочувствительности, тем заметнее будут шумы (дефекты изображения); верна и обратная пропорциональность: чем ниже ISO, тем менее выражены шумы на фотографии. По словам специалистов, самые качественные изображения получаются тогда, когда съемка происходит на низких значениях ISO: 50, 100, 200. Верхний предел – ISO:400.
Следующий параметр – приоритет диафрагмы. Он представляет режим автоматического управления экспозицией фотоаппарата или видеокамеры, при котором автоматика бесступенчато выбирает выдержку затвора (время считывания кадра матрицей), в зависимости от установленной вручную диафрагмы. Для наиболее детального снимка выбор делается в сторону значения f11.
Наконец, последний основной параметр – скорость затвора или время, в течение которого затвор остается открытым и свет попадает на сенсор камеры. Если время выдержки невелико, можно «заморозить» движение.
Длинная выдержка позволяет получить «размазанное» движение (motion blur). Его часто применяют в рекламной фотографии автомобилей и мотоциклов, когда нужно передать ощущение скорости или движения автомобиля.
При выдержке более 1/60 камера чувствительна к сотрясению, и снимки могут получиться смазанными. Чтобы этого не произошло, при съемке с длинной выдержкой используется штатив.
Часто на камере в качестве значения выдержки бывает указан только знаменатель. Например, 125 означает скорость затвора 1/125 с. В значении выдержки знаменатель дроби должен, по меньшей мере, равняться фокусному расстоянию или быть больше него. Например, объективом 50 мм можно снимать с рук при выдержке не более 1/50 с, объективом 200 мм – не более 1/200 с.
Программа может исправить огрехи съемки
Профессиональные 3D-сканеры:
7. Лучшее соотношение цены и качества для портативного 3D-сканера: Fuel3D Scanify ($1490)
Очень простой в использовании, интуитивно понятный, хорошо лежит в руке — этот сканер обеспечивает хорошую точность и качество текстур. Единственное ограничение — размер сканируемой области ограничен, что замечательно для небольших предметов, но для сканирования например человека в полный рост он не подойдёт.
Цена: $1490Разрешение: 0.35 ммТочность: до 0.3 мм
8. Лучшая цена\качество для настольного 3D-сканера: DAVID Laserscanner – SLS3 ($3995)
Этот сканер использует отличную от других технологию сканирования. Вместо двухлазерной сканирующей системы, здесь используется источник структурированного света и камеры для быстрого сканирования с весьма высокой детализацией до 0.06 мм! Сканер поставляется с ПО DAVID Pro Edition 3 которое работает с OBJ, STL и PLY форматами 3Д файлов, которые могут быть экспортированы в другие программы для дальнейшего редактирования.
Цена: $3995Разрешение: 0.06 ммТочность: 0.5% от размера объекта
9. Лучший настольный профессиональный 3D-сканер: Solutionix Rexcan 4 ($79 900)
Это профессиональный 3Д-сканер и его цена обеспечивает гораздо лучшее качество сканирования. Solutionix Rexcan оснащён двумя камерами для большей точности. Он использует в работе технологию оптической триангуляции по фазовому сдвигу и две CCD камеры высокого разрешения для получения высокоточных данных. Сканер может быть использован для сканирования бОльших объектов за счёт повышения производительности с помощью фотограмметрической системы. В качестве опции может оснащаться автоматически вращающейся платформой способной выдерживать до 50 кг веса.
Цена: $79 900Точность: от 0,03 до 0,71 мм
10. Лучший профессиональный ручной 3D сканер: MetraSCAN 750 ($50 000 – $100 000)
Creaform MetraSCAN 750 — это полноценное профессиональное, производственное решение для точного 3Д-сканирования. Он лёгок, точен, быстр, и сканирует с великолепной точностью предметы с любым качеством поверхности, с любой текстурой.
Цена: $79 900Разрешение: 0.050 ммТочность: До 0.03 мм
Надеемся это было полезное чтение и вы нашли решение для 3Д-сканирования подходящее для ваших потребностей и ваших финансовых возможностей! Если вы хотите узнать больше о фотограмметрии, вы можете прочесть эту статью.
Удачного вам 3Д-сканирования!
Какие задачи строительной отрасли можно оптимизировать с помощью 3D-сканеров и программного обеспечения?
Авторский и технический надзор в процессе и по завершении строительства, включая сравнение облаков точек с BIM-моделями и с другой проектной документацией.
Восстановление и актуализация документации, когда нет чертежей и других данных по существующему объекту. 3D-сканеры совместно с программами As-Built или плагинами As-Built для AutoCAD/Revit применяются для создания BIM-моделей или чертежей на основе отсканированных данных.
Контроль коллизий: подразумевает проектирование новых элементов в существующих объектах, что особенно актуально в промышленном строительстве, когда производится реконструкция сложных металлоконструкций, среди которых необходимо построить новый трубопровод, добавить новую установку и т.п. Программа позволяет среди облака точек строить новые модели и выявлять коллизии – пересечения облака точек и реального объекта.
Один из этапов работы в FARO As-Built
Указывая необходимые точки на панораме, мы можем делать нужные нам сечения в облаке. Программа дает возможность удобно перемещаться внутри панорамы. Перемещаясь в необходимое помещение, производим отрисовку его плана с помощью соответствующего инструмента плагина As-Built
Классификация лазерных 3D сканеров
Трехмерное сканирование подразделяется на 2 типа:
- Контактное. Метод представляет собой контакт с предметом.
- Бесконтактное. Перспективный метод сканирования, так как позволяет создавать скан моделей, находящихся в труднодоступных местах.
Бесконтактные подразделяются на 2 категории:
- Активные;
- Пассивные.
Контактные
Механический щуп соединен с контактами в сканере. Он снабжен датчиком, который измеряет высоту, глубину объекта. Координаты собраны в сетке, которые можно регулировать из программы. Механизмом могут допускаться угловые перемещения для впадин и отверстий. Процесс можно ускорить самостоятельно, изменяя шаги сетки: уменьшать сложные участки, повысив точность и сокращая время.
Данные устройства работают по следующему принципу: происходит зондирование предмета при помощи физического контакта, когда тот находится на прецизионной проверочной поверхности. Отличается от других видов сверхточной работой. Недостаток – может изменить или повредить объект. Такие сканеры проводят изучение объекта напрямую. Если объект лежит неправильно или двигается во время сканирования, его удерживают в неподвижном состоянии специальные тиски.
Пример контактного 3D сканера
В таком 3D сканере используется 3 вида механизма:
- Каретка. Измерительная «рука», которая находится в неподвижном перпендикулярном положении. Исследование происходит в момент движения каретки, когда «рука» двигается вдоль объекта. Хороший метод сканирования плоских и выпуклых деталей.
- Высокочастотный угловатый датчик. Сканирует внутреннее пространство объекта с углублениями и входными отверстиями. Производит сложнейшие математические вычисления.
Использование этих двух механизмов помогает собирать информацию с крупных предметов, имеющих поперечные перегородки и несколько внутренних отсеков.
Координатно-измерительная машина. Именно этот механизм сверхточно читает предмет и способен повредить или деформировать его. Такие минусы машины учитываются при сканировании исторических и хрупких объектов.
Бесконтактные
В основе сканирования таким аппаратом лежит метод изучения предметов при помощи ультразвука и рентгеновских лучей. Процесс происходит путем отражения светового потока. Это может быть обычный свет или определенное излучение. Только после этого объект подвергается цифровому исследованию.
Зачастую сканируемые объекты находятся в освещенных местах. В таком случае используют отражение света в видимом диапазоне. Из этого следует, что бесконтактные 3D сканеры сравнимы с версией видеокамеры. Но такой освещенности недостаточно для подробного анализа, так как свет может распространяться неравномерно. В качестве дополнений используются специальные осветители, при этом увеличивается стоимость, и теряется компактность и мобильность.
Бесконтактный 3D сканер
Пассивные
Такие трехмерные сканеры анализируют отраженное излучение через свет. В качестве святилища используется лазерный луч, в основе которого имеется времяпролетный дальномер. Он рассчитывает расстояние и время движения луча туда и обратно. Используется как световой всплеск, а время его отражения фиксируется при помощи детектора. Как известно, скорость света неизменная величина, и, зная время полета луча в обе стороны, можно подсчитать расстояние от сканера до объекта. За 1 секунду времяпролетные 3D сканеры могут измерить до 100 000 точек.
Активные
Сканирование объектов происходит путем направления волн, представленных в виде лазерного луча или структурированного света. Далее наступает обнаружение и анализ отражения. Сканер отправляет луч на предмет, а камера записывает данные о расположении в координатах. Движение лазера сопровождается фиксацией в поле зрения камеры в разных местах. Такие трехмерные сканеры прозвали триангуляционными, так как луч, камера и конечная точка образуют треугольник.
Миф четвертый: точность всегда одинакова
Еще одно популярное заблуждение о 3D-сканировании. Несмотря на то, что разные производители могут указывать одну и ту же номинальную точность своего оборудования, на практике все обстоит иначе. Проблема заключается в том, что единого стандарта точности попросту не существует.
Представим, что есть два 3D-сканера разных марок, для которых изготовители указали одинаковый уровень точности
Однако очень важно учитывать несколько факторов, влияющих на точность прибора. Конечно, в идеальных условиях испытательной лаборатории оба сканера могут действительно демонстрировать одинаковые показатели точности
Но если речь идет об измерениях вне помещения или в условиях шума или вибрации, данные могут существенно различаться.
Важен и человеческий фактор: одни сканеры достаточно просты в использовании, и неправильные действия оператора не влияют на точность. Напротив, управление другими моделями может быть очень сложным, и любые ошибки пользователя неминуемо приведут к тому, что пострадает точность измерения.
Размер объекта также имеет значение. К примеру, вы пытаетесь измерить с помощью сканера, предназначенного для небольших деталей, объект длиной в полтора метра. В этом случае точность двух сканеров также может сильно различаться, несмотря на одинаковые заявленные показатели. Важным параметром будет являться величина накапливаемой погрешности на каждый метр измерений. Если производитель не указывает этот параметр, скорее всего его сканер не предназначен для сканирования объектов, превышающих его собственную рабочую зону сканирования. Ведь сшивка фрагментов 3D-модели не может осуществляться без заложенной в математические алгоритмы погрешности, влияющие на точность этой сшивки.
Работа со сложной поверхностью с помощью ручного 3D-сканера Creaform HandySCAN BLACK
На результаты измерения влияет и поверхность объекта: темные, блестящие или полупрозрачные детали могут по-разному влиять на работу сканера. Таким образом, если вы сканируете объекты со сложными поверхностями, вполне возможны отличающиеся друг от друга результаты.
Важным фактором является и техника выполнения сканирования, что напрямую связано с уже упомянутым выше человеческим фактором. Каждая модель сканера спроектирована для определенных целей, и использование оборудования не по назначению также влияет на фактическую точность. Поэтому прежде, чем полагаться на номинальную мощность устройства, необходимо помнить, что данный результат был получен в сертифицированной по ISO лаборатории. Кроме того, существует несколько стандартов для определения точности, и производители не указывают, какой именно стандарт они использовали. Никогда нельзя сказать наверняка, какой именно будет точность вашего сканера в тех или иных рабочих условиях.
Таким образом, утверждение о том, что у всех сканеров одинаковая точность, даже если указанные производителем показатели совпадают, очень далеко от действительности
При выборе сканера важно знать, каким образом производитель получил заявленный уровень точности. Также не забывайте и про другие факторы, такие как размер сканируемых объектов, условия работы, а также целевое назначение оборудования.
Geomagic Wrap: удобный инструмент для работы в 3D
Высокопроизводительная программа для обработки области точек и полигональной сетки. Это быстрый и точный инструмент для дизайна, моделирования, «лечения» и оптимизации с сохранением качества текстуры и фактуры. Wrap дает возможность легко преобразовать трехмерные данные в точные 3D-модели, которые можно незамедлительно использовать в различных сферах, передавать в 3D-печать или архивировать. Wrap по удобству работы с трехмерными объектами – своего рода Photoshop в мире 3D.
Wrap – это:
- наличие сценариев макросов для автоматизации процессов;
- самый простой способ сохранить, преобразовать текстуру и фактуру поверхности, в том числе и в карту текстуры;
- инновационная возможность преобразования скрученных поверхностей в плоские для их измерения, моделирования текстуры и фактуры, создания 2D-эскизов;
- простой и оперативный способ создать из области точек 3D-модель для печати;
- поддержка всех трехмерных цифровых преобразователей, камер и сканеров формата XYZ/ASCII и обработка упорядоченных и неупорядоченных данных поверхностей и объемов.
Как сшиваются части модели при использовании стационарного 3D-сканера?
При одной установке на поворотном столе стационарного сканера участки захваченной в разных ракурсах геометрии сшиваются автоматически, поскольку деталь не сдвигается относительно стола при его повороте и захвате ракурсов-участков геометрии детали. А после переустановки модели производится сшивание уже промежуточных сканов по характерным особенностям геометрии, которые могут быть выделены на двух полученных сканах с разных установок.
После того, как были выделены характерные точки сканов с двух установок, программа по очень большой выборке два этих участка геометрии сшивает с высокой точностью, при этом показывая ошибку совмещения, которая при этом неизбежно возникнет. Но для этого нужно указать некие характерные особенности геометрии, присутствующие на обоих сшиваемых в пару сканах: царапину, которую захватил сканер, или заусенец, или несимметрично расположенные отверстия. Если деталь идеально осесимметричная, скажем, вал, но его нужно сканировать с двух установок – такое бывает, – то вам, может быть, нужно просто наклеить позиционную метку или закрепить кусок пластилина на модели, и потом использовать его как ориентир. А отверстие, которое вы получите после вырезания со скана этого куска пластилина или метки, можно даже не закрывать, поскольку при обратном проектировании все равно останется большая выборка данных с 3D-сканера, описывающих эту цилиндрическую поверхность.
Если вам нужно сразу печатать модель, сделав ее герметичной, программа Geomagic Design X и даже ПО ezScan, идущее в комплекте с 3D-сканерами Solutionix, позволяет закрывать отверстие. Если это делается программно в полигональной модели без построения параметрической, отверстие может быть очень точно закрыто по образующей, например, цилиндра, и этот кусок пластилина не будет представлять проблем. Такой прием используется для сканирования, сшивания деталей без особенностей геометрии. При наличии особенностей геометрии программа будет по очень большой выборке сшивать два скана, подгоняя их взаимное расположение, поскольку вы должны сканировать так, что площадь перекрытия двух сканов с двух установок будет очень большая, что обеспечивает большую выборку данных для совмещения.
Описанные здесь принципы сшивания сканов, приемы сканирования симметричных объектов, например, вырезание со скана ориентира в виде куска пластилина или позиционной метки, актуально и для процесса сканирования ручными 3D-сканерами, кроме тех, что связаны с автоматическим поворотным столом.
