Профессиональные ручные 3d-сканеры

По итогам опроса в статье «Как я при помощи 3d-сканера подделывал ключ» я решил потестить и описать ручные профессиональные 3d-сканеры (не часто держишь в руках кусок пластика ценой выше миллиона рублей).



Трехмерное или 3D-сканирование — это процесс перевода физической формы реального объекта, изделия в цифровую форму, то есть получение трехмерной компьютерной модели (3d-модель) объекта.

3D-сканирование может оказаться полезным при решении задач ре-инжиниринга, проектирования приспособлений, оснастки, запасных частей при отсутствии оригинальной компьютерной документации на изделие, а также при необходимости перевода в цифровой вид поверхностей сложной формы, в том числе художественных форм и слепков.

Работа сканера в чем-то напоминает объемное зрение человека. Как мозг выстраивает объемное изображение увиденного, так 3D сканер получает информацию, сравнивая два изображения, смещенных друг относительно друга. Для достижения необходимой точности построения модели применяются дополнительные технологические приемы в виде подсветки лазером или периодической вспышки.

Под катом описание и тест-драйв Creaform HandyScan 700 и немного про 2 других сканера и одним глазком про Surphaser. А так же примеры использования сканеров в нефтяной и космической отраслях, медицине и реверс-инжиниринге.


Этапы создания 3d-модели при помощи сканера
3D-сканирование – это инструмент для быстрого получения геометрии трёхмерного объекта практически любой сложности. Однако, нужно помнить, что 3D-сканер даёт облако точек в трёхмерном пространстве, расположенных по форме объекта или полигональную модель – те же самые точки, но соединённые линиями так, что получается множество пересекающихся плоскостей, описывающих геометрию объекта.
Сама геометрия объекта мало кому нужна, ведь зачастую цель 3D-сканирования – это получение точных чертежей сканируемого объекта, а не просто координат в трёхмерном пространстве.

Но и этот вопрос уже давно решён: на рынке есть специально ПО, такое как Geomagic DesignX, позволяющее превратить облако точек в параметрическую модель и передать её в абсолютно любую CAD-систему.

Т.е., с помощью данного ПО мы снимаем вообще любые ограничения: сканируем 3D-сканером объект, параметризируем его в специальном ПО, передаём получившуюся параметрику или NURBS поверхности (кому что) в ваш CAD и с лёгкостью работаем по редактируемой модели, получая чертежи любого сечения в нужном нам формате.

Сферы применения 3d-сканеров

• Автомобильная индустрия
• Транспорт (автобусы, грузовики, поезда)
• Тяжелое оборудование (агротехнологии, экскаваторы, шахтовое оборудование)
• Спорт, хобби (ATV (квадроцикл), мототехника, акватранспорт)
• Аэрокосмические технологии
• Потребительские товары
• Производство – металл
• Производство – пластик и композиты
• Армия, Оборона, Правительство
• Электрогенерация (ветровая, гидро, атомная)
• Судостроение
• Бензин и газ
• Образование
• Здравохранение
• Развлечения и мультимедиа
• Музееведение, сохранение наследия
• Архитектура, строительство, инженерия

ТТХ

Вес — 122 x 77 x 294 мм
Размеры 150 x 171 x 251 мм
Скорость измерений — 480 000 измерений в секунду
Область сканирования- 275 x 250 мм
Источник света — 7 лазерных крестов (+1 дополнительная линия)
Класс лазера — II (безопасный для глаз)
Разрешение 0,05 мм
Точность — до 0,03 мм
Объемная точность — 0,02 мм + 0,06 мм/м
Расстояние до объекта при сканировании — 300 мм
Глубина резкости — 250 мм
Диапазон размеров объектива (рекомендуемый) — 0,1 — 4 м
программное обеспечение — VXelements
Выходные форматы — .dae, .fbx, .ma, .obj, .ply, .stl, .txt, .wrl, .x3d, .x3dz, .zpr
Совместимое ПО — 3D Systems (Geomagic® Solutions), InnovMetric Software (PolyWorks), Dassault Systèmes (CATIA V5 и SolidWorks), PTC (Pro/ENGINEER), Siemens (NX и Solid Edge), Autodesk (Inventor, Alias, 3ds Max, Maya, Softimage).
Стандарт соединения — 1 x USB 3.0
Диапазон рабочих температур — 15-40°C
Диапазон рабочей влажности (без конденсата) 10-90%

500 черных меток
Если очень надо, делаю даже вот так



Устройство само определяет положение. Нет необходимости использовать координатно-измерительную машину (CMM), измерительную руку или другое внешнее устройство позиционирования.

Визуализация сканируемой поверхности в режиме реального времени.

Благодаря динамической привязке объект можно передвигать во время трехмерного сканирования, что устраняет необходимость жёсткой установки.

Индивидуальная калибровочная таблица

Сертификат, подтверждающий качество и точность

Примеры

Применение

«На данный момент трехмерное сканирование применяется не только для получения оцифрованных моделей различных деталей, статуэток, кузовов машин и пр. 3D-сканирование также широко применяется в сканировании людей, а в последнее время это особенно спрашиваемая технология, ведь интересно хранить не только семейные фотографии в рамках на тумбочке, но и, например, всю семью, напечатанную на 3D-принтере. Помимо развлекательных целей, в медицине все чаще применяются трехмерные технологии. Например, сканирование ноги человека для создания удобного протеза, сканирование слепка челюсти пациента для дальнейшей работы в специализированном стоматологическом программном обеспечении, сканирование органов человека…Как может показаться на первый взгляд, на данный момент 3D – технологии несут в себе развлекательный характер, но это уже давно не так. Это инновация практически в любой сфере деятельности.» Алексей, специалист Consistent Software Distribution

Суровые технари проверяют трубопровод
оценкой целостности трубопроводов










оценка повреждения самолетов градомВлияние повреждений, наносимых градом, на аэродинамические свойства самолёта является сложным фактором для оценки, но в то же время в буквальном смысле слова — жизненно важно! – сделать эту оценку максимально точно. Форма и размер дефектов могут варьироваться в зависимости от силы шквала, в который попадает самолёт. Следовательно, самый распространённый способ анализа повреждений — посредством измерения геометрии (длины, ширины и глубины) каждой вмятины на рассматриваемом участке поверхности самолёта. Также существует необходимость контроля геометрии деталей на производственной линии.

проверка внутреннего состояния трубОператоры трубопроводов всегда разрываются между обеспечением общественной безопасности и экономическими последствиями земляных работ в зонах, где, как оказывается в дальнейшем, ремонт не требуется. Методы прямой оценки используются для подтверждения результатов измерений, полученных с помощью инструментов для проверки внутреннего состояния труб. Эти инструменты не всегда точны, и им иногда требуется повторная калибровка. Сервисные компании тратят большое количество времени на сопоставление данных от поставщиков оборудования для проверки внутреннего состояния труб и данных, полученных при помощи уровнемера (или любого другого инструмента для прямой оценки), для оценки работы инструмента. Для правильной оценки работы инструмента проверки внутреннего состояния труб операторы трубопроводов должны выполнять ежегодный анализ статистически значимых совокупностей при помощи устройства, которое обеспечивает большую точность, чем технология рассеяния магнитного потока.

осмотр и обмер резервуаровОбщественная озабоченность вопросами экологии вынуждает нефтяные компании совершенствовать технику безопасности по отношению к охране окружающей среды и здоровья. Осмотр резервуаров традиционно являлся длительной процедурой, но теперь компании могут удовлетворить общественные интересы благодаря технологии трёхмерного сканирования, позволяющей повысить точность и эффективность этих работ. Этот же инструмент можно использовать для других целей, например для обмера резервуаров. На самом деле, построение точной таблицы вместимости является одним из основных требования отрасли…

Установка резервуара

Отчёты об осмотре резервуаров, генерируемые системами Creaform, содержат важную информацию — такую, как профили дна, вертикальные профили и круглограммы — необходимую для оценки оседания резервуара.

Построение градуировочных таблиц вместимости

Градуировочные таблицы вместимости используются для определения количества продукта в резервуаре. Форму отчётов можно изменить в соответствии с потребностями клиента. Данные в отчёте могут включать или не включать объём внутренних конструкций резервуара, влияние на параметры плавающей крыши резервуара и т.п.

3d-моделирование для контроля методом фазированной решетки

для авиакосмической отраслиСервисные воздушные суда и их компоненты и конструкции необходимо контролировать и оценивать уровень деградации и оставшегося срока службы. Авиаконструкторы и авиаперевозчики сталкиваются с проблемой контроля сложных компонентов (например, газовых турбин, отсеков двигателя, обтекателей, кабины лётчика и т.п.), которые являются частями очень сложных узлов и не могут быть извлечены для осмотра. Для решения этой проблемы обычно обращаются к контролю методом фазированной решетки.

Моделирование фокального закона фазированной решетки применяется для прогнозирования результатов контроля и оптимизации конфигурации датчика и клина. Контроль компонентов сложной формы с использованием двумерной матрицы может представлять сложную задачу. За неимением лучшего решения, 3D-модель обычно берется из файла CAD или из теоретической модели конструкции. Однако реальная форма компонента отличается от идеальной теоретической модели и, следовательно, ухудшается точность ультразвукового сканирования и вероятность обнаружения.






для энергетики

Компоненты и конструкции электростанций необходимо контролировать и оценивать уровень деградации и оставшегося срока службы. Энергетические компании сталкиваются с проблемой контроля сложных компонентов (деталей «ласточкин хвост», форсунок, подающих труб и т.п.), которые являются частями очень сложных сборок и не могут быть извлечены для контроля. Для решения этой проблемы обычно обращаются к контролю методом фазированной решетки.

Моделирование фокального закона фазированной решетки широко применяется, особенно в атомной промышленности, для прогнозирования результатов контроля и оптимизации конфигурации датчика и клина. Контроль компонентов сложной формы с использованием двумерной матрицы может представлять сложную задачу. За неимением лучшего решения, 3D-модель обычно берется из файла CAD или из теоретической модели конструкции. Однако реальная форма компонента отличается от идеальной теоретической модели и, следовательно, ухудшается точность ультразвукового сканирования и вероятность обнаружения.

Другие модели

GoScan

EXAscan (~ 3 млн руб)

Surphaser (~ 3 млн руб)
Босс
Его используют для сканирования космических аппаратов и при строительстве метро и военные для своих целей.
Техническое обслуживание и ремонт производится в России. 3D-сканеры Surphaser собираются в России
Про эту штуковину стоит написать отдельную статью.







Время сканирования: с носовой части – 1,5 часа; с хвостовой части – 1 час
Используемое ПО: Cyclone для чистки и регистрации данных, RapidForm для моделирования
Время обработки: 10 часов от формирования облака точек до создания трехмерных моделей поверхности.
Общее время: 30 часов от начала проекта до полета с новым встроенным изделием.

Время сканирования: 2 часа
Время обработки с помощью ПО PolyWork для сшивки и создания многофасетной модели:4 часа
Компоновка: 15 сканов, 90 млн. точек
Время сканирования: 4 часа
Время обработки с помощью ПО PolyWork для выравнивания и создания многофасетной модели:6 часов

Источник: habrahabr.ru/post/232387/