1. Цены на 3D-сканеры со временем снижаются | 2. Прямой экспорт CAD-данных | 3. Универсальный 3D-сканер | 4. Точность всегда одинакова | 5. 3D-сканирование – быстрый процесс | Итоги
Опираясь на опыт наших зарубежных коллег, занимающихся дистрибуцией 3D-сканеров и программного обеспечения Creaform, Solutionix, FARO, Surphaser, Geomagic, можно отметить, что мы видим одни и те же вопросы от тысяч клиентов, с которыми нам удалось пообщаться за время работы в сфере внедрения 3D-оборудования и ПО. Вот некоторые общие наблюдения, которые были сформулированы американской компанией EMS, предоставляющей услуги проектирования и 3D-сканирования, и дополнены нашими экспертами.
Мы решили собрать вместе и основательно развеять самые популярные заблуждения, и тем самым помочь людям лучше понять, что же такое 3D-сканирование. Итак, перед вами 5 основных мифов о 3D-сканировании.
Закажите бесплатное тестовое 3D-сканирование в iQB Technologies!
Миф первый: цены на 3D-сканеры со временем снижаются
Мы часто слышим от людей, что со временем стоимость 3D-сканеров все равно снизится, поэтому нужно просто немного подождать, а затем купить оборудование по меньшей цене. На самом же деле, если посмотреть на ценовую динамику всех проданных нами сканеров, с течением времени стоимость большинства из них только выросла, пусть и незначительно. Конечно, существуют устройства любительского уровня, которые находятся совершенно в иной ценовой категории. Однако функционал таких сканеров достаточно ограничен: как правило, у них меньшая точность и менее высокое качество полученных данных.
Если проследить ценовую динамику конкретной модели за последние 15 лет, то можно смело утверждать, что сканеры со временем только прибавляют в цене. Почему так происходит? Как правило, модернизированные модели сканеров выходят с обновленными функциями, предполагающими более высокую точность и разрешение, что обеспечивает повышение качества данных. Также немаловажную роль в ценообразовании играет и стоимость сертификации сканера, поскольку более мощным моделям требуется сертификация уровня ISO, а в случае России – включение в состав измерительных средств Госреестра РФ.
Разработка новых сканеров требует серьезных исследований и прочей трудоемкой работы. Более того, пользователи 3D-сканеров промышленного класса рассчитывают на качественное обслуживание и ремонт в случае поломки. Обычно на это оборудование распространяется годичная гарантия, которая покрывает все возможные расходы. В то же время не стоит забывать, что рынок 3D-сканеров достаточно ограничен. Если бы мы могли продавать тысячи единиц в год, это бы повлияло на снижение цены. Тем не менее, объем продаж остается небольшим. Но главным образом на цену сканера влияет стоимость датчиков и компонентов, в частности пластиковых частей корпуса.
Сканеры промышленного класса выпускаются с хорошим программным обеспечением для сбора данных и последующей обработки. Поэтому когда клиенты говорят, что оборудование стоит дорого и они планируют дождаться снижения цен, мы отвечаем, что еще не встречали подобного ни у одного из наших поставщиков. Все модели либо остаются на прежнем ценовом уровне, либо немного, но дорожают. Конечно, вы можете приобрести оборудование бюджетного класса, которое стоит значительно дешевле. Но если вас интересует конкретный сканер с широким набором функций, его цена точно не снизится в обозримом будущем. Как уже было сказано, она либо останется прежней, либо вырастет.
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.
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.
Миф третий: универсальный 3D-сканер
Третий распространенный миф заключается в том, что один и тот же сканер можно использовать для самых разных объектов. Многие люди уверены, что, купив 3D-сканер, они смогут оцифровать абсолютно все, что им вздумается. Но на самом деле, они сильно заблуждаются.
Увы, универсальных моделей для профессионального сканирования не существует в принципе. Для каждого класса объектов производятся специальные модели 3D-сканеров, при разработке которых учитывается ряд факторов. Первое, что нужно иметь в виду, – размер сканируемых деталей. 3D-сканеры используются как для миниатюрных деталей размером с монету, так и для огромных самолетов. Само собой, для каждого из примеров вам потребуются различные модели оборудования. Итак, прежде, чем выбрать правильный сканер, определитесь, объекты какого размеры вы планируете сканировать. Дело в том, что в зависимости от назначения в сканерах используются различные технологии: одни идеально подходят для крупных деталей, другие – для мелких, третьи претендуют на хотя бы минимальную гибкость в применении. Однако такого сканера, который бы с одинаковой эффективностью обрабатывал как крупные, так и мелкие объекты, просто не существует.
Другим важным параметром является точность сканирования, которая также зависит от того, с какими объектами вы планируете работать. Как правило, чем выше точность, тем дороже обходится оборудование. Также важно понимать, для каких целей вы хотите использовать 3D-сканер. Например, будет ли это только обратное проектирование, или контроль геометрии также входит в ваши планы. Для первого подойдет менее точный сканер нижнего ценового сегмента, в то время как второе применение требует более точного оборудования.
Если вы планируете проводить измерение объектов (что, правда, довольно сильно отличается от 3D-сканирования), то для этого вам понадобится оборудование сродни переносной КИМ. Если измеряемый объект имеет большие габариты и вдобавок содержит много отверстий, то наряду с измерением вам потребуется и процедура совмещения, для чего лучше подойдет лазерный 3D-сканер (дальномер). Само собой разумеется, что для простой оцифровки документов и для создания цифровых моделей архитектурных сооружений потребуются разные модели сканеров. А может быть, вас устроит совсем недорогая модель для развлечения или занятий творчеством.
Таким образом, при выборе модели необходимо учитывать размер измеряемых деталей, необходимый уровень точности и область применения. Еще раз повторяем, что невозможно использовать одно и то же устройство для миниатюрных деталей и фюзеляжа самолета. Поэтому перед покупкой необходимо точно определить, какая модель 3D-сканера вам нужна и для каких целей, а также отказаться от идеи универсальности оборудования для 3D-сканирования.
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.
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.
Миф пятый: 3D-сканирование – быстрый процесс
Последний миф из нашего списка касается времени сканирования. Все знают, что 3D-сканирование получило такое распространение лишь потому, что занимает очень мало времени, в сравнении с традиционными способами измерений. Да, с каждым годом скорость работы сканеров только увеличивается, однако весь процесс сканирования до сих пор занимает относительно много времени.
Непосредственное сканирование объекта – это лишь первый этап длительного процесса сбора и обработки данных. В большинстве случаев за сканированием следует создание CAD-модели, для чего требуется специальная подготовка данных, их очистка и совмещение. Возможно, вам придется объединить результаты нескольких сессий сканирования.
Иногда может потребоваться провести так называемую децимацию (кратное уменьшение количества полигонов на участках с однородной поверхностью), чтобы оптимизировать триангулированную модель объекта. Сильный разброс данных также требует достаточно длительного процесса очистки. А новейшие 3D-сканеры могут собирать настолько большое количество данных, что передача столь крупных файлов становится настоящей проблемой.
После очистки данных вы можете приступать непосредственно к CAD-моделированию или реверс-инжинирингу, создавать эскизы, делать выдавливания, перекрытия, объединения, обрезку и так далее. Иными словами, на работу с данными у вас уйдет немало времени и сил. Как было сказано выше, не существует программ для автоматической обработки данных 3D-сканирования, а непосредственный импорт CAD-данных невозможен. Даже проверяя геометрию объекта, вам придется провести очистку и совмещение данных, а затем сгенерировать отчет о проверке, подробность которого также влияет на продолжительность процесса.
Таким образом, полный цикл сбора и обработки данных может занимать часы, дни и даже недели (в случае с 3D-данными для BIM-проектирования). Конечно, скорость работы сканеров и соответствующего программного обеспечения значительно возросла, однако все наши проекты занимают в лучшем случае полный рабочий день. Простую CAD-модель можно создать в течение дня, однако работа со сложными деталями занимает гораздо больше времени. Даже сейчас, когда сканирование детали занимает пару минут, весь процесс обработки данных может растянуться на дни. Конечно, многое зависит от конечной цели работы: требуется ли вам создание CAD-модели или просто отчет о проверке геометрии.
Итоги
Итак, мы рассмотрели пять самых распространенных мифов о 3D-сканировании. Теперь вам остается решить, на каком типе и модели сканера стоит остановиться. Несмотря на то, что в сфере 3D-сканирования до сих пор существует огромное количество предубеждений и мифов, мы надеемся, что полученная информация поможет вам отделить факты от вымысла и принять взвешенное решение.
Статья опубликована 20.04.2020 , обновлена 17.01.2023
