ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

Переход на главную

Для чего нам нужен 3D-сканер? Попробуем ответить на этот вопрос, опираясь на следующие несколько пунктов:

1.     Размер и подвижность сканируемого объекта (СО).

Что именно мы собираемся сканировать: ювелирные украшения, кроссовки, велосипеды, животных и людей, мотоциклы и автомобили?

Если нужно сканировать маленькие и средние неподвижные(!) объекты, то как раз нам пригодится SLS-сканер. Созданию именно такого сканера и посвящен этот гайд. Можно, конечно, сканировать таким аппаратом и большие объекты. Но при таком способе есть свои нюансы. Например, нужно приклеивать на СО специальные маркеры. О них чуть позже.

Если хочется сканировать людей или животных, то нужен ручной сканер. У него другая технология сканирования, свои достоинства и недостатки. И самым критичным недостатком для нас, пожалуй, является сложность в самостоятельном изготовлении.

 2.     Допустимое отклонение полученного скана от физического размера СО.

Если планируется на выходе иметь скан с допуском в несколько соток, то увы… Ценники на сканеры, выдающие результаты с метрологической точностью, начинаются от нескольких миллионов рублей. Слишком много факторов, влияющих на точность конечного скана. К тому же, в профессиональных сканерах используются специальные эталоны для поверки систем 3д измерения. Гантельки, шарики, линейки и пр. Допустим, гантельки - это такие две сферы на перемычке. Сферы в идеале из чего-то, типа керамики, с минимальным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Перемычка металлическая, в идеале из инвара. Всё для того, чтобы уменьшить влияние температуры на эталон. Сферы должны сканироваться без напыления, т.е. не быть глянцевыми. При поверке сканера эталон сканируется в ряде определённых положений и во всех из них определённое межцентровое расстояние и диаметр сфер не должен отличаться от паспортного более, чем на паспортное значение допустимого отклонения. В общем, тяжеловато сделать такие эталоны в домашних или гаражных условиях. Но в несколько десяток можно уложиться и самодельным сканером.

В общем, если нужно отсканировать объект и, в конечном итоге, распечатать результат на 3д-принтере – самодельный сканер подходит. А если фрезеровать на станке с ЧПУ, то тут сложнее. В этом случае неизбежной является стадия реверсивного инжиниринга (reverse engineering). О ней тоже поговорим позже.

 3.     Структура поверхности сканируемого объекта (СО).

Если нужно получить скан, передающий структуру и цвет поверхности СО, то придётся осваивать ещё одну науку – фотограмметрия (ФГ). Это когда мы делаем много-много фотографий СО, а затем «склеиваем» их в трёхмерное изображение. Можно, конечно, включить в программе для сканирования функцию сканирования с цветом. Но тут тоже не всё так просто.

Во-первых, для наших задач (сканирования) больше подходят монохромные камеры, чем цветные. Потому что в истинно монохромных камерах (есть ещё программно «обесцвеченные») нет фильтра Байера. Его отсутствие помогает матрице «собрать» на себя максимальное количество света. Конечно, даже монохромные камеры, как ни странно, умеют делать цветное изображение. Но в данном случае, это полумера.

Во-вторых, лучше использовать технологию ФГ совместно со сканированием и с использованием всё тех же эталонов. Особенно на больших СО. В этом случае накопленная ошибка совмещения сканов будет минимальна. В то же время, стоимость таких систем ФГ приближается к стоимости заводского сканера. Поэтому нужно сначала научиться сканировать без учёта фактуры поверхности.

Самое подходящее сравнение и правильное предназначение 3D-сканера - умный штангенциркуль. Уловить суть, передать форму, высчитать углы сопряжения поверхностей и т.п. С этим, в определенной мере, может справиться даже вэб-камера и проектор из игрушечного набора.

Итак, мы сумели определиться с целями постройки сканера. Теперь перейдем к инструментарию.