Прошедший год оказался довольно разнообразен новыми предложениями от производителей 3D-оборудования, и в этот раз мы хотели бы поделиться небольшой подборкой 3D-сканеров, заслуживающих внимания.
В статье затронем всего пять моделей оборудования, зато на любой вкус — здесь и относительно бюджетные, но вполне профессиональные варианты, плюс пара топовых 3D-сканеров метрологического уровня и даже настольная система для работы с мелкими деталями.
Shining 3D Einstar
Система Einstar задумана как относительно недорогой и простой в обращении 3D-сканер, в то же время достаточно продвинутый для профессионального применения. Оцифровка осуществляется методом структурированной подсветки с использованием трех инфракрасных вертикально-излучающих лазеров. Инфракрасные излучатели безопасны для зрения, а потому Einstar хорошо подходит для 3D-сканирования людей, тем более что встроенная RGB-камера позволяет захватывать цветные текстуры. Разработчики даже предусмотрели опциональную функцию детализированной оцифровки волос.
Несмотря на ценовую доступность, Einstar демонстрирует высокую производительность: скорость захвата достигает почти одного миллиона точек или четырнадцати кадров в секунду. Практических ограничений по размеру сканируемых объектов нет. Система хорошо справляется как с крупными, так и мелкими деталями, выстраивая облака с расстояниями между точками в пределах 0,1-3 мм.
Положение 3D-сканера относительно оцифровываемых объектов можно отслеживать несколькими методами — по геометрии, по текстурам, по заранее нанесенным маркерам или в гибридном режиме, то есть по маркерам и геометрии одновременно. Обработка собранных данных осуществляется с помощью фирменного программного обеспечения, сшивающего полученные сканы в автоматическом режиме и оптимизирующего облака точек с целью повышения детализации. Если программа не справляется, можно вручную выставлять общие точки для точного совмещения нескольких сканов в единое облако. При экспорте программа также дает выбор детализации: готовые сканы можно сохранять в низко- или высокополигональном виде.
Источники света: три инфракрасных вертикально-излучающих лазера (VCSEL)
Расстояние между точками: 0,1-3 мм
Дистанция сканирования: 160-1400 мм
Оптимальная дистанция: 400 мм
Рабочее поле на оптимальной дистанции: 434х379 мм
Скорость захвата: 980 000 точек в секунду, до 14 кадров в секунду
Методы выравнивания: по геометрии, по текстурам, по маркерам, в гибридном режиме
Захват цветных текстур: есть
Интерфейс: USB 2.0 или выше
Форматы файлов: OBJ, STL, PLY, P3, 3MF Минимальные системные требования: Windows 10 (64-разрядная), процессор Intel Core i7-7700H, не менее 16 Гб оперативной памяти, NVIDIA GTX1050, не менее 4 Гб графической памяти
Рекомендуемые системные требования: Windows 10/11 (64-разрядная), процессор Intel Core i7-11800H, не менее 32 Гб оперативной памяти, видеокарта NVIDIA GTX1060, не менее 6 Гб графической памяти
Вес 3D-сканера: 500 г
Габариты 3D-сканера: 220х46х55 мм
Габариты транспортировочного кейса: 245х245х90 мм
В комплекте с 3D-сканером идут транспортировочный кейс, калибровочная пластина, набор маркеров, мягкая ткань для очистки линз, руководство по эксплуатации, блок питания и необходимые кабели.
Совсем бюджетными эти устройства назвать нельзя. Скорее, они ориентированы на хорошо обеспеченных энтузиастов и малый бизнес, нуждающийся в профессиональном 3D-оборудовании, но вынужденный балансировать между техническими возможностями и финансовыми средствами. Shining 3D Einstar хорошо подойдет в большинстве случаев, особенно небольшим студиям 3D-моделирования и 3D-печати, занимающимся обратным проектированием и изготовлением запасных частей и сувенирной продукции.
Российская компания RangeVision известна в основном продвинутым оборудованием профессионального уровня, но с недавних пор тоже решила опробовать себя на рынке бюджетных 3D-сканеров, выпустив одно за другим два недорогих, но весьма способных устройства — Neopoint и Neopoint Max. Обе системы, в принципе, устроены одинаково и отличаются разве что внешним видом и размером рабочих полей — 210х130х130 мм у Neopoint и 650х360х360 мм у Neopoint Max.
Neopoint Max можно эксплуатировать как в стационарном, так и ручном режиме, используя складной штатив со встроенным аккумулятором как рукоятку. 3D-сканер полагается на технологию структурированной подсветки и тоже использует безопасные для глаз инфракрасные излучатели. Дополнительно предусмотрена RGB-камера, позволяющая захватывать цветные текстуры, а также возможность отслеживания геометрии по маркерам. Устройство весит всего двести десять грамм и способно передавать данные как по USB, так и по беспроводной связи (Wi-Fi).
Диапазон сканируемых объектов условно варьируется в пределах от тридцати сантиметров до пяти метров с точностью до 0,1 мм и объемной точностью до 0,5 мм. В стационарном режиме Neopoint Max можно синхронизировать с поворотной платформой для точной оцифровки мелких деталей. За очистку собранных данных от шума, заполнение пустот, сшивание и конвертацию отвечает фирменное программное обеспечение RV 3D Studio, позволяющее экспортировать файлы в форматах STL, OBJ и PLY.
Минимальные системные требования: Windows 10/11 (64-разрядная), процессор Intel Core i5-6500, не менее 16 Гб оперативной памяти, один порт USB 2.0 и один USB 3.0
Форматы файлов: STL, OBJ и PLY
Габариты сканирующего модуля: 296,1х42,3х28,7 мм
Вес сканирующего модуля: 210 г.
В комплект входят сканирующий модуль, складной штатив-рукоятка со встроенным аккумулятором, комплект кабелей, набор маркеров, руководство по эксплуатации и лицензионный ключ. Поворотная платформа предлагается опционально.
Как и Einstar, 3D-сканер Neopoint Max отлично подойдет небольшим предприятиям, занимающимся обратным проектированием, 3D-печатью, автомобильным ремонтом, дизайном одежды и интерьера, и так далее. Простота эксплуатации и высокая производительность удачно сочетаются в удобном, компактном и относительно недорогом портативном 3D-сканере.
Shining 3D FreeScan Combo
Еще одна интересная новинка от Shining 3D — ручной 3D-сканер метрологического уровня FreeScan Combo. Эти системы тоже используют высокопроизводительные инфракрасные вертикально-излучающие лазеры, но в комбинации с синими лазерами. Идея в повышении производительности и универсальности: гибридная система позволяет работать с разными поверхностями, включая темные и глянцевые, в том числе при ярком освещении, например на открытом воздухе, оцифровывать крупные объекты с высоким уровнем детализации, а также получать 3D-сканы людей без риска повреждения зрения.
При оцифровке синим лазером доступны три режима с маркерами — двадцать шесть линий для оцифровки крупных объектов, семь линий для оцифровки мелких изделий или одна линия для точной проработки полостей, маркировки и отверстий. Захват осуществляется со скоростью до 1 860 000 точек в секунду и точностью до 0,02 мм, позволяющей характеризовать этот 3D-сканер как оборудование метрологического класса.
В инфракрасном режиме достигается скорость захвата до 2 250 000 точек в секунду, хотя и с чуть увеличенными расстояниями между точками, но без необходимости в маркерах. При оцифровке людей также можно включить функцию детального отображения волос, хотя при этом может повыситься уровень шума.
При всей своей функциональности FreeScan Combo остается довольно удобным благодаря эргономичному дизайну и массе всего 620 грамм. Обработка данных осуществляется программным обеспечением FreeScan, экспортирующим файлы в форматах OBJ, STL, PLY, ASC и 3MF. При необходимости данные можно экспортировать прямо в системы автоматизированного проектирования и контроля геометрии, такие как Geomagic Control X, Verisurf, Einsense Q, Geomagic Design X, Geomagic Essentials и Solid Edge Shining 3D Edition.
Источники света: синий лазер и инфракрасный вертикально-излучающий лазер (VCSEL)
Класс излучателей: II (безопасны для глаз)
Точность сканирования: до 0,02 мм
Объемная точность: 0,02+0,033 мм/м
Дистанция сканирования: 200-300 мм
Рабочее поле: 520х510 мм (синий лазер), 430х430 мм (инфракрасный VCSEL)
Расстояние между точками: 0,05-3 мм (синий лазер), 0,2-3 мм (инфракрасный VCSEL)
Глубина сканирования: 360 мм (синий лазер), 200-1240 мм (инфракрасный VCSEL)
Скорость сканирования: 1 860 000 точек в секунду (синий лазер), 2 250 000 точек в секунду (инфракрасный VCSEL)
Интерфейс: USB 3.0
Рекомендуемые системные требования: Windows 10/11 (64-разрядная), процессор Intel Core i7-10700, не менее 32 Гб оперативной памяти, видеокарта NVIDIA GTX/RTX, либо GeForce RTX 3060 или выше, не менее 6 Гб графической памяти
Форматы файлов: OBJ, STL, PLY, ASC, 3MF
Габариты 3D-сканера: 193х63х53 мм
Вес 3D-сканера: 620 г
В комплекте с Shining 3D FreeScan Combo идут калибровочная пластина и набор маркеров, страховочный ремешок, USB-ключ, руководство по эксплуатации, плюс адаптер питания и необходимые кабели.
3D-сканер FreeScan Combo подойдет для решения самого широкого круга задач — от обратного проектирования и аддитивного производства до неразрушающего контроля промышленной продукции и оборудования.
Scanform L5
Российские производители тоже предлагают достойные решения профессионального и промышленного уровня. Одно из них — лазерный 3D-сканер L5 новокузнецкой компании Scanform, резидента фонда «Сколково». Ручная система позволяет сканировать объекты практических любых размеров с погрешностью 0,04 мм и объемной точностью 0,040+0,070 мм/м, благодаря чему может использоваться как измерительное оборудование.
Захват геометрии осуществляется пятью лазерными линиями. Благодаря системе лазерной триангуляции Scanform L5 способен оцифровывать темные и глянцевые поверхности без использования матирующих спреев. Отслеживание и совмещение осуществляются по заранее нанесенным маркерам. Единственный более-менее серьезный недостаток — отсутствие возможности захвата цветных текстур, однако при промышленном применении, например в обратном проектировании или контроле геометрии, это не так уж и критично. С другой стороны, Scanform L5 отличается ценовой доступностью: по характеристикам это устройство сопоставимо с импортными 3D-сканерами стоимостью в районе одного миллиона рублей, но при этом в два с половиной раза дешевле. Добавьте сюда локализованную техническую поддержку, и получается весьма выгодной вариант.
Калибровка занимает всего пару минут и обеспечивает стабильную повторяемость измерений в любых условиях. Непосредственно сканирование осуществляется в двух режимах — пятью линиями или одной. Первый — основной режим захвата геометрии, а второй в основном используется для прорисовки мелких деталей и отверстий. Scanform L5 полагается на программное обеспечение собственной разработки со всем необходимым функционалом, включая очистку от шума, исправление геометрии и экспорт файлов в форматах PLY и STL.
Технические характеристики 3D-сканера ScanForm L5:
Технология: лазерная триангуляция
Источник света: пять параллельных лазерных линий
Класс излучателей: II (безопасны для глаз)
Разрешение: от 0,15 мм
Точность: 0,04 мм
Объемная точность: 0,040+0,070 мм/м
Скорость сканирования: 1 100 000 точек в секунду
Глубина резкости: 250 мм
Рекомендуемая дистанция сканирования: 370 мм
Рабочее поле: 250х350 мм
Габариты сканируемых объектов: 0,1-4 м
Интерфейс: 1хUSB 2.0/3.0/3.1 и 2хUSB 3.0
Программное обеспечение: Scanform
Минимальные системные требования: Windows 7/8/10/11 (64-разрядная), двухъядерный процессор Intel или AMD, не менее 16 Гб оперативной памяти
Форматы файлов: PLY, STL
Габариты 3D-сканера: 173х94х298 мм
Вес 3D-сканера: 950 г
ScanForm L5 поставляется к комплекте с противоударным транспортировочным кейсом, калибровочной пластиной и набором маркеров, блоком питания, необходимыми кабелями и электронным ключом.
3D-сканеры ScanForm L5 уже нашли применение в автомобильном ремонте и тюнинге, рекламной сфере, архитектуре и оцифровке музейных экспонатов, обратном проектировании и неразрушающем контроле — везде, где нужны портативные, но в то же время точные и высокопроизводительные 3D-сканеры.
3D-сканер Quant — еще одна система от компании RangeVision, но кардинально отличающаяся от предыдущих в нашем списке. Это уже настольное оборудование, предназначенное для высокоточной оцифровки исключительно мелких объектов.
Калибровка и процесс сканирования максимально автоматизированы. Калибровка выполняется с помощью специального столика с метками и занимает менее одной минуты. Затем требуемый объект помещается на позиционируемую по двум осям поворотную платформу, после чего оборудование самостоятельно сканирует объект с разных ракурсов. За захват отвечают две камеры с разрешением 6 Мп, а точность измерений достигает тридцати микрометров.
Если объект необходимо отсканировать со всех сторон, после первого цикла он снимается, переворачивается и вновь устанавливается на платформу, после чего процесс запускается заново. Ради максимальной точности процесс можно повторить несколько раз, устанавливая сканируемый объект под разными углами. По завершении оцифровки и удалении шума программное обеспечение ScanCenter NG совмещает и сшивает данные в единый 3D-скан.
Само собой, речь идет только о малогабаритных изделиях размером не более 80х80х80 мм. При оцифровке объектов с отражающими поверхностями, например тех же ювелирных изделий или металлических деталей, блики могут отрицательно повлиять на качество 3D-сканирования, но эта проблема легко решается нанесением матирующего спрея.
В комплекте с 3D-сканером RangeVision Quant поставляются фиксаторы сканируемых объектов, калибровочное поле, комплект кабелей и руководство по эксплуатации.
Как правило, такие устройства используются в стоматологии и ювелирном деле, но могут пригодится везде, где необходимо 3D-сканирование небольших изделий с высоким уровнем детализации.
Как мы видим, производители 3D-сканеров активно пополняют рынок новинками, предназначенными как для общего использования, так и для отдельных отраслей. А благодаря развитию технологии 3D-сканирования и быстрым насыщением рынка, устройства для оцифровки становятся более доступными для приобретения.
$$
