В промышленных и коммерческих приложениях — для исследования строительных конструкций и проведения точных пространственных замеров, для цифровой фиксации места преступления и каталогизации произведений искусства или ископаемых — трехмерное сканирование используется уже много лет. Тем временем все большую и большую популярность стала завоевывать 3D-печать, особенно среди умельцев и энтузиастов, и люди захотели считывать реальные объекты и преобразовывать их в печатаемые трехмерные модели.

Рынок, разумеется, отреагировал, и сегодня 3D-сканеров низкой и очень низкой ценовой категории предлагается как никогда много. Цены на 3D-сканеры колеблются от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов, что должно подойти практически для любого бюджета. Решение о том, какой именно 3D-сканнер приобрести, полностью зависит от того, для чего конкретно он будет использоваться и насколько детально вы собираетесь сканировать объекты.

Варианты программных решений

В зависимости от того, что вы собираетесь сканировать, может оказаться, что приобретать 3D-сканер вам и не требуется. Вполне возможно, что у вас уже есть тот единственный нужный вам инструмент для создания трехмерных моделей, и этот инструмент лежит у вас в кармане. Есть несколько программ, которые берут обычные снимки, сделанные даже на смартфон, после чего экстраполируют имеющиеся данные, создавая вполне себе трехмерный образ.

Этот процесс называется 3D-фотограмметрией и начинается он с того, что под разными углами делается несколько снимков одного и того же объекта. Чем больше изображений задействуется, тем резче и подробнее окажется финальная 3D-модель. Процесс этот может работать и всего на трех изображениях, но для очень детализированных объектов их может потребоваться десятки. Это не только менее затратный вариант, он еще и лучший для сканирования 3D-объектов в общественных местах или в полевых условиях, когда вам не хочется нести на себе дополнительное оборудование для 3D-сканирования.

Цена: Бесплатно (или $9,99 в месяц за 123D Premium)
Технология: 3D-фотограмметрия

Поскольку 123D Catch — это часть облачной экосистемы Autodesk 123D , Catch замечательно подходит для работы на смартфоне или планшете. Это делает ее идеальным вариантом для цифрового захвата объектов в общественных местах, которые невозможно отсканировать в студии — музейные экспонаты, большие структуры и природные образования.

Разрешение: N/A
Плюсы: Не нужен 3D-сканер, можно захватывать объекты любых размеров, большинство опций программы бесплатны, простота в использовании
Минусы: Ограниченный функционал, качество зависит от освещения и количества исходных изображений; чтобы осуществить цифровой захват объекта, может понадобиться несколько минут, не очень хорошо работает на людях и животных

Технология: 3D-фотограмметрия

это отдельный программный пакет, который создан специально для построения высококачественных 3D-моделей из двумерных фотографий. Изначально он был ориентирован на музеи и библиотеки, чтобы работать на благо архивирования коллекций артефактов и произведений искусства, поэтому он способен выдавать исключительно детализированные 3D-модели.

Разрешение: N/A
Плюсы: Может создавать 3D-модели высокого разрешения, разовая лицензия бесплатна, программа проста в обращении, имеет много настроек
Минусы: Программу требуется устанавливать на компьютер, нужна камера высокого разрешения

Варианты «Сделай Сам»

Если потратить на 3D-сканер несколько сотен долларов вам просто не по карману, есть и менее затратные варианты по принципу «сделай сам».

Xbox Kinect с ReconstructMe

Цена: Kinect (по-разному), ReconstructME (бесплатно)
Технология: RGB-камера, сенсор глубины (удаленности)

Это практически «сделай сам», поскольку в итоге речь идет о сборке недорогого 3D-сканера. Слава Microsoft, что она выпустила периферию с реально мощным сенсором глубины и RGB-камерой и оставила это дело вполне открытым для использования в сторонних приложениях! В данном случае комбинация Xbox Kinect и бесплатной программы вроде ReconstructMe — это все, что вам требуется для 3D-сканирования людей и предметов.

Разрешение: Когда как
Плюсы: Дешево, гибко, программа бесплатна
Минусы: Только для Windows, ограниченное разрешение, нестабильное качество

BQ Ciclop

Технология: Лазерная триангуляция

Ciclop — это настольный лазерный 3D-сканер с открытым кодом. В сканере используются напечатанные компоненты, так что сделать его можно быстро и дешево. Этот сканер можно приобрести как собранным, так и в виде набора деталей, а список деталей и бесплатные STL-файлы доступны онлайн. Поскольку лазер 3D-сканера — техника очень тонкая, самостоятельная сборка может оказаться делом непростым, а ее результаты могут оказаться разными, в зависимости от ваших умений.

Разрешение: 0,5 мм
Плюсы: Открытый код, можно приобрести набор для сборки, легко модифицировать и улучшать
Минусы: Качество зависит от пользователя, нет службы по работе с клиентами и техподдержки, напечатанные 3D-детали могут оказаться не такими прочными, как изготовленные традиционным способом

Недорогие ручные 3D-сканеры

Ручной 3D-сканер, по сравнению с поворотным, позволяет осуществлять захват объекта в значительно более широком диапазоне. Такого типа устройства обычно используются для сканирования людей и крупных объектов, и даже недорогие модели позволяют получить удивительно детализованный результат. Как правило, на сканирование объекта размером с человека уходит от трех до пяти минут, при этом, чем больше информации вы захватите, тем более высокого качества получится конечный 3D-скан. Подобные недорогие варианты — это, наверное, не идеальный вариант для коммерческих задач, но для малого бизнеса и частных лиц это возможность быстро снять 3D-данные, включая цвета, узоры и даже текстуру.

XYZprinting 3D Scanner

Технология: Структурированное освещение

3D-сканер от XYZprinting — одно из первых появившихся в продаже устройств, в котором работает новый алгоритм по захвату изображений Intel RealSense. Это также самый дешевый ручной пространственный сканер на рынке, который подходит для широкого круга задач.

Разрешение: 1,5 мм
Плюсы: Небольшая цена, технология Intel RealSense, малые размеры, портативность
Минусы: Совместим только с Windows, низкое разрешение

Cubify Sense

Технология: Структурированное освещение

Несмотря на то, что технически экосистемы Cubify больше нет, в компании 3D Systems продолжают предлагать свои 3D-сканеры. Этот ручной 3D-сканер прост в использовании, позволяет быстро преобразовывать сканы в пригодные для 3D-печати файлы и имеет поддержку от 3D Systems.

Разрешение: 0,9 мм
Плюсы: Небольшая цена, техподдержка, проверенная технология
Минусы: Часть неработающей экосистемы Cubify, среднее качество сканирования, только под Windows

iSense 3D Scanner

Технология: Структурированное освещение

Этот 3D-сканер от 3D Systems подразумевает подключение к iPad и наличие мощного процессора для получения 3D-сканов довольно неплохого качества. Отличный вариант, если требуется максимальная портативность, поскольку все, что еще нужно, — это iPad.

Разрешение: 0,9 мм
Плюсы:
Минусы: Часть неработающей экосистемы Cubify, среднее качество сканирования, требуется iPad

Structure Sensor

Технология: Структурированное освещение

Structure Sensor был одним из первых недорогих 3D-сканеров на рынке, это удачно стартовавший с Kickstarter проект. Такая же технология применена в 3D-сканере iSense компании 3D Systems, так что эти два устройства почти аналогичны. Structure Sensor полностью портативен и требуется ему только iPad.

Разрешение: 0,9 мм
Плюсы: Небольшая цена, портативность, питание от аккумулятора, работа с iPad
Минусы: Среднее качество сканирования, требуется iPad

Настольные 3D-сканеры

В большинстве настольных поворотных 3D-сканеров для высококачественного захвата деталей мелких объектов применяется лазерная триангуляция. Такие 3D-сканеры обычно не считывают цвета и узоры, зато они достаточно точны для разного рода текстур и подробностей. Есть, впрочем, несколько моделей, которые полностью считывают данные по цветам и узорам, используя или технологию структурированного освещения, или программные реализации обратного преобразования лазерного отражения в цвет.

Zmorph 2.0

Технология: Лазерная триангуляция

3D-сканер Zmorph 2.0 — один из наиболее популярных на рынке настольных 3D-сканеров, для него также есть отличное программное обеспечение. Аппарат умеет не только захватывать тонкие детали и текстуру, он считывает также и цвета. Чтобы полностью сосканировать объект, требуется около пяти минут.

Разрешение: 0,43 мм
Плюсы: Хорошее качество за такую цену, захват цвета, портативность, экспорт в разные форматы
Минусы: Среднее качество сканирования, ограниченный размер сканирования, цвета могут быть изменены или переданы неточно

MakerBot Digitizer

Технология: Лазерная триангуляция

MakerBot Digitizer — это настольный 3D-сканер начального уровня, который умеет захватывать тонкие детали и текстуры, но не различает цветов. Сканер легко встраивается в экосистему MakerBot, и пользователи получают доступ к технической поддержке и сервисному плану MakerCare.

Разрешение: 0,5 мм
Плюсы: Часть экосистемы MakerBot, легкий
Минусы: Не понимает цветов, не захватывает отражающие или прозрачные объекты, дорог для такого качества сканирования, экспортирует только в STL

EinScan-S

Технология: Структурированное освещение

Настольный 3D-сканер EinScan-3 — один из лучших аппаратов этого типа на рынке. Он различает очень мелкие детали, узоры и выдает реалистичные цвета. В отличие от большинства десктопных моделей, он использует технологию структурированного освещения, что дает более высококачественные результаты сканирования.

Разрешение: 0,17 мм
Плюсы: Высокое качество сканов, захват цвета, экспорт в разные форматы
Минусы: Работает только с очень маленькими объектами, не совместим с Apple OS

Топовые варианты

Это лучшие из существующих вариантов 3D-сканеров любых категорий, если речь не идет о промышленных устройствах за $10 000 — $30 000. Данные модели идеально подходят для широкого круга задач, включая сканирование людей, крупных и очень детализированных объектов. Тут работают лучшие из имеющихся технологий, эти сканеры демонстрируют самую высокую производительность. Впрочем, это устройства в первую очередь для коммерческого использования, они слишком мощные для домашних задач.

Fuel3D SCANIFY

Технология: Фотограмметрия

В отличие от ручных 3D-сканеров, в Fuel3D SCANIFY применяется продвинутый процесс фотограмметрии, в котором сочетаются разные технологии обработки изображений. Это позволяет захватывать изображения с гораздо более высоким качеством, чем у большинства ручных сканеров, считывая также полный цвет и текстуры. В устройстве две 3,5-мегапиксельных камеры, три вспышки и три светодиода для направляющих лучей. SCANIFY также очень быстр и тратит на один ракурс около секунды, так что даже на очень большой объект уходит совсем немного времени.

Разрешение: 0,35 мм
Плюсы:. Высокое качество сканирования, простота в использовании, реалистичная цветопередача, запуск по одному нажатию, высокая скорость работы, экспорт в разные форматы
Минусы: Проблемы при работе с темными, отражающими, прозрачными и монохромными объектами

NextEngine Ultra HD

Технология: Лазерная триангуляция

3D-сканер разрешения Ultra HD производства фирмы NextEngine — самый высококачественный настольный сканер из тех, которые дешевле автомобиля. По качеству сканирования и функционалу это вообще один из самых лучших настольных 3D-сканеров, который можно купить за деньги. Он не только захватывает узоры, текстуры и тонкие детали, он еще и делает это с естественной цветопередачей.

Разрешение: 0,1 мм
Плюсы: Лучший в своем классе, высокое качество сканов, захват цвета, экспорт в множество форматов, может быть установлен на штатив
Минусы: Дорогой, генерирует файлы больших размеров

RangeVision Smart

Технология: Структурированное освещение

3D-сканер RangeVision Smart — самый портативный из настольных, его можно установить «на пленэре» для сканирования крупных объектов вроде автомобилей, причем сканирование будет вестись очень тонко. Он также может работать от аккумулятора, что еще один плюс к портативности. У аппарата есть гибко регулируемый штатив.

Разрешение: 0,12 мм
Плюсы: Работает на аккумуляторе, высокое качество сканов, захват цвета, экспорт в разные форматы
Минусы: Генерирует файлы больших размеров, дорогие дополнительные устройства и аксессуары

DAVID SLS-3

Технология: Структурированное освещение

3D-сканеры немецкой компании David — одни из лучших профессиональных аппаратов. К ним предлагается масса аксессуаров, включая поворотные столы, монтажные краны и высококлассное программное обеспечение, что делает их очень гибкими. SLS-3 — это сканер, который стоит в рейтинге возможностей рядом с исключительно высококачественными, мощными и современными промышленными системами.

Разрешение: 0,06 мм
Плюсы: Очень детальные сканы, полный цвет и текстуры, лучший в своем классе, блестящая техподдержка и работа с клиентами, экспорт в множество форматов
Минусы: Слишком мощный для повседневных нужд, дорогой

Доброго дня, мозгочины ! Самоделка о которой пойдет речь в этой статье, это лазерный 3D-сканер с открытым кодом под названием «FabScan», разработанный, кстати, как диссертация бакалавра.

Корпус своего мозгосканера я сделал их листов МДФ и еще нескольких деталей крепежа, а чтобы показать то, что у меня получилось, решил написать это руководство.

Итак, поехали!

Шаг 1: Нам понадобится

Что рекомендует «FabScan»:
— Arduino Uno
— драйвер A4988 для шагового двигателя
— щилд для 3D-сканера «FabScan»
— 5мВт лазерный модуль
— биполярный шаговый двигатель NEMA 17 (200 шагов)
— блок питания 12В, 1А
— веб-камера Logitech C270
— материал для корпуса (4 листа МДФ 60х30х0.5см, более подробно здесь)

То, что использовал я:
— Arduino Uno
— шаговый двигатель NEMA 17 (200 шагов)
— драйвер L298N для шагового двигателя
— 5мВт лазерный модуль (красный луч)
— блок питания 12В, 2А
— веб-камера Logiteck C270

Шаг 2: Создание корпуса

Из МДФ вырезаем детали корпуса, я для этих целей использовал дремель, и собираем его. Процедура эта не простая, так как для верного сканирования мозгокамера , двигатель и лазерный модуль должны правильно располагаться.

Шаг 3: Подключение электроники

Это довольно просто: монтируем шилд FabScan на Arduino, а уже на шилд устанавливаем драйвер в первый разъем для двигателя. К выходным контактам подключаем шаговый двигатель, а лазерный модуль к аналоговому контакту A4, и, наконец, подсоединяем питание и USB-кабель. Более подробно об этом .

Если же вы используете компоненты из моего списка, то необходимо подключить драйвер L298 к контактам 10, 11, 9, 8 на Arduino (по желанию их можно поменять), а лазерный модуль также на контакт A4. Затем подключить питание и USB-кабель.

Шаг 4: Код

Перед вами код для поделки от команды-разработчика, и который можно загрузить на Arduino прямо из браузера с помощью плагина Codebender. Для этого необходимо установить этот плагин и нажать кнопку «Run on Arduino», тем самым запустив «заливку» прямо из окна с кодом.

Примечание: Если вы используете опцию «Try Ubuntu», то перед выключением компьютера обязательно убедитесь, что ваши файлы сохранены!

Ориентируясь на вышепредставленные фото выполните следующие действия:

— выберите последовательный порт (SerialPort)
— задайте камеру
— далее «File» — «Control Panel»
— запустите обнаружение лазера (detect laser), при этом не помещая еще ничего в принтер, и выберите «включить(enable)»
— нажмите «получить кадр (Fetch Frame)» и убедитесь, что синяя горизонтальная линия касается верха поворотного стола, а желтая горизонтальная линия касается низа поворотного стола. Желтая вертикальная линия должна проходить через центр круглого поворотного стола. Не выровненная камера будет давать искаженные сканы!

После настройки закрываем окно панели управления, помещаем в сканер объект и нажимаем кнопку «начать сканирование (start scan)».

Совет: Можно изменить файл конфигурации от команды-разработчика configuration.xml следуя представленным .

Сохранение полученного 3D-изображения:

Когда мозгосканирование завершено полученный 3D-образ можно сохранить в формате 3D pointcloud .pcd или.ply файлов. Можно сохранить и в формате 3D stl файла, но он работает не на всех платформах. Открыть файл с отсканированным объектом можно выбрав «File» — «OpenPointCloud».

— убедитесь, что файл со сканом имеет расширение.ply
— открываем файл в MeshLab и вычисляем нормали (Filters/Point Set/Compute normals for point sets)
— воссоздаем поверхности используя реконструкцию Пуассон (Filters/Point Set/Surface Reconstruction: Poisson).
На этом все! И всем мозгоудачи !

3D сканеры — это электронные устройства, позволяющие осуществлять пространственные измерения анализируемых физических объектов и накопление данных для создания математической 3D модели. Она представляет собой замкнутую полигональную сетку поверхности анализируемого объекта. Большим плюсом продвинутых трехмерных сканеров является экспорт полученных данных в любые CAD (САПР) системы.

На сегодняшний день подразделяют 2 метода 3D сканирования:

Контактный. Этот метод подразумевает прямой контакт 3D сканера и исследуемого объекта. Такие 3D сканеры оснащены "щупом", который скользит по поверхности исследуемого объекта, передавая в компьютер данные о его размере и форме. Подобный метод измерения является очень точным, но имеет два больших минуса: ограничение по геометрии объектов и крайне низкую скорость оцифровки.

Бесконтактное 3D сканирование перспективно и весьма популярно для различных задач в области реверс инжиниринга и инспекции (контроля качества) и получил широкое распространение. Отличительная особенность метода - это возможность оцифровки 3D объектов в труднодоступных местах, хрупкие 3D модели и 3D модели, имеющие историко-культурную ценность. Объекты могут быть разных размеров: от драгоценных украшений до больших и сложных с инженерной точки зрения домов.

Бесконтактные 3D сканеры обычно подразделяют на две отдельные категории:

Пассивные 3D сканеры

Активные 3D сканеры

3D сканеры пассивного действия работают по принципу обнаружения отраженного объектом излучения. Т.е. они не направляют на исследуемый образец собственный световой поток. Такие трехмерные сканеры, как правило, формируют цифровую модель, используя видимый свет (например, солнечный или от лампочек в доме) в качестве легкодоступного окружающего излучения.

Активное трехмерное сканирование, напротив, заключается в том, что проецируют на исследуемый предмет некоторые меняющиеся изображения (чаще всего это структурированный свет с проектора или лучи лазера) и фиксируют это световое отражение для анализа.

В наличии имеются 3D сканеры таких фирм как: Artec , RangeVision , Volume Tchnologies , HP (DAVID) , Shining , Nub3d , Creaform.

Компания 3D Format занимается поставкой, продажей и установкой 3D сканеров и всего необходимого оборудования и программного обеспечения для них. В нашем демонстрационном вы всегда сможете посмотреть 3D сканер в работе, выполнить тестовое 3D сканирование, подобрать программно-аппаратный комплекс. 3D Format осуществляет доставку по всей России. У нас вы можете купить 3D сканеры по самым выгодным ценам.

В прошлом году мы с другом были на летней школе. На ней необходимо было сделать проект. Прочитав две статьи про создание 3d сканеров ( , ) мы решили попробовать свои силы в его сборке и по возможности улучшить его конструкцию. Мы даже не представляли, что из этого получится и тем более не представляли, что победим с ним на нескольких научно-инженерных выставках. Но по порядку. Кому интересно узнать результат, добро пожаловать под кат (много фотографий).

Первый прототип

Сначала мы решили собрать лазерный дальномер. Сделан он был по мотивам статьи на радиолюбительском форуме. Просто лазерная указка и камера. Для обработки изображений была написана программа на Java. Для одного измерения делались две фотографии: с лазером и без лазера. После их сравнения мы могли однозначно найти лазерную точку. После того, как это заработало, дальномер был установлен на платформу, которая могла вращаться в двух плоскостях. Прежде чем я покажу то, что получилось, нужно предупредить - на летней школе не так много материалов, а потому мы собрали прототип из того, что у нас было:

Камеру видно сразу, а лазер - это тот латунный цилиндрик над ней. Для вращения платформы мы применили два шаговых двигателя, которые в свою очередь были подключены к плате управления на микроконтроллере Atmega32. К ней же подключался лазер. Сама плата соединялась с компьютером посредством USB->UART переходника. Программа на компьютере делала снимки, обрабатывала их, заносила координаты полученных точек в файл и отсылала команды плате управления.

Результат был интересный. Да, мы находили расстояние. Да, мы могли «нацелиться» на любую точку в полусфере над сканером. И радости нашей не было предела. Но когда мы провели оценку времени сканирования этой полусферы, то оно оказалось равным 48 часам. И дело не в камере. И даже не в Java. А в том, что установка была настолько хлипкой, что колебалась после каждого поворота в течение пяти секунд. Приходилось делать измерение, поворачиваться и ждать пять секунд, пока она не перестанет качаться. А вдобавок библиотека для камеры перед каждым снимком включала ее, а затем выключала. На это уходило 1-2 секунды. Но летняя школа заканчивалась, и переделывать было некогда: это была уже ночь перед сдачей проекта. Вернее утро. На следующий день мы представляли наш проект на конкурсе перед научным жюри и неожиданно выиграли. Наверное, именно из-за этой победы мы решили продолжить нашу работу над этим проектом.

Версия два

На самом деле лето закончилось, а учебный год начался. Желание работать пропало. Установку планировали закончить к следующему конкурсу, до которого был целый месяц. Месяц. А потом внезапно три дня. Но за месяц мы решили изменить установку. Собрать ее крепкой, установить на лазерную указку линзу, которая будет создавать лазерную линию. Это позволило бы сканировать сразу 720 точек (в сканере стояла HD камера). Вот только три дня внесли свои коррективы:

Собран второй сканер из визирных пластиковых линеек, клея, малярного скотча и держится только благодаря синей изоленте. Вместо линзы стоит пробирка. На эту пробирку светит зеленый лазер. Отразившийся луч создает на экране более-менее равномерную лазерную полоску. Дальномер закреплен лишь на одном моторе, который вращает его в горизонтальной плоскости. Плату управления заменили на STM32VLDiscovery. Просто STM32 я знаю лучше, да еще и Atmega сгорела, а программатор был давно утерян. Выглядит не очень, зато работает! Колебания уменьшились, а скорость соответственно увеличилась. Но не сильно. Тут был обнаружен очень интересный подвох - китайская лазерная указка включалась не сразу, а плавно увеличивала свою мощность в течение секунды. Таким образом, секунда на колебания, секунда на прогрев лазера, секунда на снимок, а их два. Вот и получаем 4 секунды. Но за одно измерение мы находим расстояние до 720 точек! Выглядел процесс сканирования приблизительно так:

А результат так:

Картинка выглядит не очень интересно, но кружка была в программе объемной. Можно было посмотреть ее с разных сторон.

А что собственно конкурс? А вот ничего! Мы закончили сканировать все подряд в 4 часа ночи, а в 9 утра на стенде обнаружили, что лазер сгорел. Как оказалось, пока мы несли его из гостиницы к стенду, в него попал дождь, и при включении он сгорел. А выглядит она в нерабочем состоянии так, что поверить в слова «оно работало 5 часов назад» сложно. Мы расстроились. Желание продолжать улетучилось с дымком из лазера. Но все же была собрана…

Третья версия

И собрана она была опять же к конкурсу. Причем к нему мы готовились долго и основательно. Больше недели. И вот результат:

Первое что бросается в глаза - это то, что теперь мы сканируем не область вокруг сканера, а объект, который вращается на платформе. А так же мы достали нужную линзу, собрали все нормально, переписали программу, а еще заменили отладочную плату на самодельную. И еще теперь мы делаем только один снимок на измерение. Лазер достаточно мощный, а линза достаточно хороша для того, чтобы однозначно находить лазер на фотографии. Благодаря этому мы не дожидаемся прогрева лазера - он всегда включен. А еще камеру теперь включаем только один раз. То есть время тратится по большей части на поворот платформы и обработку изображения. В программе добавили меню выбора точности. Время сканирования - от двух до десяти минут. В зависимости от выбранной точности. При максимальной точности получается, что платформа за шаг поворачивается на 0,5 градуса, а расстояние определяется с точностью 0,33 мм. Платформа приводится в движение шаговым мотором через редуктор. Собственно платформа - большой диск, а резиновый валик на валу мотора - маленький. Мотором и лазером управлял микроконтроллер STM32F050F4 через полевые транзисторы. В самом начале статьи как раз скан игрушки, полученный с помощью этого сканера. Так как сканер выдает облако точек в формате.obj, то после триангуляции мы можем напечатать отсканированный объект на 3D принтере, что и видно на той же фотографии. На экране мы можем видеть модель после триангуляции. Никакой ручной работы над моделью не проводилось.

На конкурсе мы победили. А он давал проход на международный конкурс Intel ISEF. А потому мы начали работать над следующим сканером.

Четвертая версия

На данный момент это последняя версия сканера, которую мы собрали. Для сравнения на платформе стоит вторая версия. К разработке четвертого сканера мы постарались подойти со всей основательностью, с какой только могли. Установка была начерчена в САПРе, детали вырезаны лазером, все покрашено, ничего лишнего снаружи не торчит. Изменения: теперь платформа действительно является шестерней. Она вырезана из оргстекла и по краям у нее 652 зубчика. Это решает проблему, которая сильно портила сканы в предыдущем сканере: резиновый валик немного проскальзывал, из-за чего платформа часто поворачивалась не на 360 градусов. Сканы были либо с «вырезанным кусочком», либо с перекрытием. Здесь же мы всегда точно знали насколько повернута платформа. Мощность лазера сделали регулируемой программно. Благодаря этому можно было на ходу менять мощность лазера, избегая засветки ненужных частей при малой освещенности помещения. Для управления всей электронникой решили не разводить новую плату, а просто применить отладочную F401RE-Nucleo. На ней установлен ST-LinkV2.1, который работает отладчиком и USB->UART адаптером.

Точность получилась потрясающая: Угловое разрешение 0.14 градуса. По расстоянию 0,125 мм. Область сканирования представляет собой цилиндр высотой 20 см и диаметром 30 см. Цена всех деталей и резки лазером на момент его создания (май 2014) составляла менее 4000 рублей.

В процессе использования мы всего один раз ставили максимальную точность. Сканирование длилось 15-20 минут. Получили почти 2 миллиона точек. Ноутбук отказался рассчитывать модель из облака точек. Эксперимент больше не повторяли.

Заключение

В ближайшее время мы планируем возобновить работу над проектом, а потому будем дорабатывать и программу, и установку. Надеюсь, в ближайшее время напишем про пошаговую сборку, выложим чертежи, программы и все остальное. В эту статью это уже не поместится.

Спасибо всем, кто дочитал до конца!

UPD:
Коллега нашел видео о работе сканера, которое мы снимали на ISEF:

Да, большая часть видео не интересная, но в конце моделька на ноутбуке.

А еще вот примеры отсканированных объектов. Но все они относятся к третьей версии сканера.

3D-сканер - это инновационное устройство, предназначенное для быстрого анализа физического объекта и создания его точной компьютерной 3D-модели. Современные трехмерные сканеры способны всего за несколько минут произвести оцифровку любого предмета с точностью до 20-50 микрон.

Они могут быть использованы для решения широкого круга задач во многих областях промышленности, науки, медицины и искусства. В частности, с помощью 3D-сканеров успешно решают задачи реверс-инжиниринга, контроля качества, сохранения культурного наследия, используются в музейном деле, в медицине, дизайне, проектировании, архитектуре. Трехмерные сканеры позволяют упростить и улучшить ручной труд, а порой даже выполнить задачи, которые ранее казались невозможными.

Как правило, 3D-сканер представляет собой небольшое электронное устройство, ручное (весом до 2 кг) или стационарное, которое использует в качестве подсветки лазер , лампу или светодиоды . Существуют модели 3D-сканеров, предназначенные для сканирования объектов различных типов и размеров, будь то ювелирные изделия, детали машин, лица людей или здания. Точность получаемых моделей варьируется от десятков до сотен микрон. Возможно сканирование с передачей цвета и текстуры объекта или только формы.

Области применения 3D-сканеров

3D-сканеры используются в различных областях производства, образования и науки. Они служат для получения моделей объектов со сложным профилем, увеличения скорости разработки, уменьшения сроков производства новой продукции.

Например, 3D-сканеры очень полезны в промышленности . Их используют для бесконтактного контроля поверхностей сложной геометрической формы деталей, проектирования систем. Также они пригодятся для оценки степени износа оснастки или создания упаковки, точно повторяющей форму изделия.

3D-сканеры также используются для реверс-инжиниринга . Они позволяют очень точно снимать размеры объектов и создавать их 3D-модели. На выходе 3D-сканера пользователь получает высокоточную цифровую модель реального физического объекта, которая позволяет на основе этих данных создать нужную документацию и начать производство.

Сегодня купить 3D-сканер может позволить себе не только крупный завод или конструкторское бюро, но и небольшая компания. 3D-сканеры являются доступным инструментом для улучшения любого бизнеса и производства. Цена 3D-сканера зависит от технологии, применяемой для сканирования, использованных компонентов.

Принцип работы 3D-сканера

Принцип работы 3D-сканера достаточно прост: он заключается в получении и сравнении изображения от двух камер. Подобно тому как человек способен определять расстояние до предметов при помощи своих глаз, 3D-сканер вычисляет расстояние до объекта. Обычно в дополнение к камерам используется подсветка (лазер или вспышка лампы), помогающая достигать высокой точности и надежности в измерениях.

Все данные об измерениях, а так же снимки переходят в портативный компьютер, данные и поверхность сканируемой детали запоминаются, анализируются и выводятся на экран в виде трехмерного изображения. С помощью компьютера можно управлять процессом сканирования, выбирать разрешение и необходимые области для уточнения детализации, сохранять и изменять полученные с помощью трехмерного лазерного сканера данные.

Технологии 3D-сканирования: лазерная и оптическая

Для создания 3D-сканеров могут быть использованы различные технологии, каждая из которых имеет свои ограничения, преимущества и недостатки. Сегодня основными являются оптическая и лазерная технологии 3D-сканирования.

В первом случае 3D-сканирование осуществляется с помощью подсветки объекта специальной вспышкой (схожей со вспышкой фотоаппарата). На объект проецируются линии, образующие уникальный узор. Информация о форме поверхности объекта содержится в искажениях формы проецируемого изображения. Во втором случае используется лазер II класса безопасный для зрения. Чтобы 3D-сканер с лазерной подсветкой имел привязку к объекту сканирования, нередко используются специальные светоотражающие метки, закрепляющиеся рядом с объектом сканирования или непосредственно на нем в определенных точках.

Ограничения в сканируемых объектах присутствуют в каждой из этих технологий. Лазерные 3D-сканеры по большей части не применимы для сканирования подвижных объектов, так как сканирование занимает достаточно продолжительное время. Следовательно, их использование затруднительно в случае, если объектом является человек. К тому же существует необходимость нанесения специальных светоотражающих меток. Преимущество использования данной технологии состоит в высокой точности получаемой 3D-модели и большом радиусе действия.

Оптические 3D-сканеры сталкиваются с трудностями при сканировании блестящих, зеркальных или прозрачных поверхностей. Преимуществами таких устройств является большая скорость сканирования, что устраняет проблему искажения получаемой модели при движении объекта, и отсутствие необходимости нанесения отражающих меток. Это дает возможность сканировать человека и животных.