Как выбрать 3D-сканер

Преимущества 3D‑сканеров | Какие задачи решает 3D‑сканирование | Типы 3D‑сканеров | Критерии выбора устройства

Современные 3D‑сканеры обладают обширным спектром возможностей и разнообразным функционалом. Они используются повсеместно – в производстве, строительстве, образовании, индустрии развлечений и находят применение даже в повседневной жизни. Чтобы выбрать сканер, отвечающий вашим потребностям, необходимо учитывать ряд аспектов, о которых мы поговорим в этой статье.

Оставить заявку

Преимущества 3D‑сканеров

Что такое 3D‑сканер? Это устройство, предназначенное для быстрого анализа физического объекта и создания его точной компьютерной 3D‑модели. Принцип его работы основан на вычислении расстояния до объекта при помощи двух камер. В дополнение к камерам используется подсветка – светодиодная или лазерная. 

Данные сканирования имеют вид облака точек или полигональной сетки. Большинство сканеров генерируют совокупность точек чрезвычайно высокой плотности по сравнению с традиционными измерительными устройствами, основанными на принципе точечных измерений. Полученные 3D-изображения переводятся в общую систему координат, в которой создается полная трехмерная модель объекта. Этот процесс, называемый совмещением или регистрацией, может выполняться как одновременно со сканированием, так и во время постобработки данных.

3D‑сканеры классифицируются как по форме исполнения (стационарные и портативные), так и по сферам использования, в основном разделяясь на профессиональные и бытовые.

3D‑сканеры дают возможность в разы сократить время и расходы на этапе разработки, повысить качество выпускаемой продукции и, в конечном счете, ускорить выпуск продукта на рынок. Они могут использоваться на любом этапе управления жизненным циклом продукта и помогут оптимизировать производственный процесс предприятиями различных отраслей, включая:

• автомобилестроение,
• машиностроение,
• авиационно-космическую промышленность,
• нефтегазовую индустрию,
• судостроение,
• строительство и архитектуру,
• искусство и культуру,
• медицину,
• ювелирное дело,
• науку и образование.

Устройства для 3D‑сканирования позволяют снять многие ограничения, которые есть у традиционного измерительного оборудования. Такие привычные для метролога инструменты, как шаблоны, микрометры, штангенциркули стоят недорого, но отличаются субъективностью показаний и не подходят для сложных измерений. Координатно-измерительные машины обладают большей точностью, чем 3D‑сканеры, но они дороже, более габаритны и требуют специальной подготовки оператора.

Оптические системы контроля, к которым относятся 3D‑сканеры, – лучшее решение по соотношению цены и качества, так как они обеспечивают:

• быстроту измерений,
• высокую точность оцифровки объектов сложной геометрии,
• могут работать автономно,
• просты в эксплуатации.

Благодаря сканеру существенно облегчается труд дизайнера, технолога, конструктора: выполнение трудоемких сложных измерений и создание дизайна с нуля уходят в прошлое.

Какие задачи решает 3D‑сканирование

1. Контроль качества: возможность проверки любых геометрических параметров, включая входной и выходной контроль, метрологический контроль деталей и производственной оснастки.
2. Реверс-инжиниринг изделий для оперативного получения проектной документации и модернизации продукта.
3. Проектирование и моделирование в целях прототипирования и оценки внешнего вида изделий, модернизации производственных цехов и оборудования.
4. Цифровое архивирование любого необходимого ассортимента (например, снятых с производства деталей). Модели, сохраненные в цифровых библиотеках, доступны удаленно из любой точки земного шара.

Типы 3D‑сканеров

1. Ручные 3D‑сканеры

Компактный лазерный 3D‑сканер Scout российского бренда CUBRUS

Лазерная технология

Это портативные приборы метрологического класса на основе технологии синего или красного лазерного подсвета. В качестве источника света сканер использует лазерные кресты, которые отбрасывают лазерную сетку на объект и определяют расстояние до каждой точки. Передовые модели способны сканировать самые сложные поверхности практически в любых условиях.

Ручной 3D‑сканер может быть дополнен оптическим трекером. Такая система обеспечивает высокую точность при работе с крупногабаритными объектами (до 12 м). В процессе оцифровки объекта трекер отслеживает метки, которые зафиксированы на сканере, и определяет его положение в пространстве, поэтому размещение меток на объекте не требуется.

Технология структурированного света

Источник света – цифровой проектор, отображающий рисунок белого или синего света на объект. Камера вычисляет и анализирует расстояние до каждой освещенной точки предмета и, таким образом, формирует его детальную цифровую копию. Сканеры с технологией структурированного света способны захватывать цветные текстуры.

2. Стационарные оптические 3D‑сканеры

В основе этих сканеров лежит технология фазовой триангуляции структурированного подсвета, которая идеально подходит для оцифровки миниатюрных и небольших изделий с мелкой детализацией. Благодаря высокому разрешению фотокамер устройства удается получить качественную трехмерную модель с высокой точностью. Сканирование возможно как на поворотном столе, так и на штативе.

Благодаря стационарному сканеру RangeVision созданы спортивные обтекатели для мотоцикла Yamaha R3 с улучшенными аэродинамическими характеристиками, высокой прочностью и меньшим весом

3. Наземные лазерные сканеры

Эта категория устройств предназначена для архитектурной и геодезической съемки, измерения интерьеров и фасадов зданий и сооружений, цехов, промышленных и инфраструктурных объектов, крупного оборудования, транспорта и т. д. Сканер, установленный на штативе, замеряет расстояние до всех объектов, находящихся вокруг, с последующим формированием 3D‑изображения в виде облака точек.

Критерии выбора устройства

Основной критерий – точность сканирования. Высокоточные устройства (10‑30 мкм) помогут получить феноменальный результат: они способны передавать в 3D сложнейшую геометрию поверхности с минимальными погрешностями. Такие сканеры применяются в реверс-инжиниринге, контроле качества, медицине, служат для оцифровки пресс-форм, деталей устройств и пр. Наиболее востребованы на рынке 3D‑сканеры точностью 30‑100 мкм – они решают самые разнообразные задачи, в том числе не инженерные.

Выбирая 3D‑сканер, следует также учитывать разрешение (детализацию), т.е. степень дискретности, которая доступна при оцифровке объекта. Максимально высокая детализация позволяет отобразить в трехмерной модели наиболее мелкие элементы.

Размер сканируемых объектов и, соответственно, мобильность 3D‑сканера напрямую зависят от типа устройства, которое вы подбираете. Как мы уже выяснили,

1. при оцифровке деталей и объектов небольших и средних параметров обычно используют ручные сканеры;

2. для захвата сложных изделий малых и средних форм с мелкими деталями подходят стационарные сканеры;

3. Сканирование крупных объектов (зданий, сооружений, коммуникаций) выполняется с помощью наземных лазерных устройств.

Изучая функциональные возможности 3D‑сканеров, обратите внимание и на такие моменты, как условия использования, скорость сканирования, поверхность объекта сканирования, цветность.

Примите во внимание, что следующий этап после сканирования – сшивка сканов и финализация полученных данных, которая выполняется в ПО сканера. Дальнейшая работа с CAD‑моделью требует специализированного программного обеспечения для контроля геометрии или обратного проектирования.

Разнообразие представленных на рынке устройств 3D‑сканирования позволит вам остановить выбор именно на той модели, которая нужна для решения конкретных задач. Ценовой диапазон так же широк: от несложных устройств ценой до 500$ до высокоточных профессиональных 3D‑сканеров стоимостью в десятки и даже сотни тысяч долларов.

Статья опубликована 25.05.2017 , обновлена 02.06.2026