Як працює лазерний 3D-сканер?

3D-сканери – це невеликі пристрої, які допомагають сканувати абсолютно будь-які об'єкти, що мають складну просторову геометрію. При цьому такі пристрої можуть бути як ручними, так і мобільними, і стаціонарними. Вибір конкретного типу сканера буде залежати від характеру моделі, зручності роботи, рівня виробничої необхідності. Такий сканер відрізняється від стандартного і звичним нам тим, що не просто зчитує інформацію з плоскої поверхні або зображення в одній площині, а передає багатокутну модель з усіма доступними обсягами за допомогою точкової хмари. Сьогодні 3D-сканери використовуються повсюдно, перші спроби створення такого сканера були ще в 60-х роках минулого століття, а на початку 21 століття вони вводяться у всі можливі галузі промисловості.

Часто такі пристрої допомагають у створенні комп'ютерних ігор, архітектури, для створення макетів. Дизайнери освоюють роботу на 3D-принтерах, щоб прискорити роботу і відразу ж забезпечити замовника інтер'єром візуально, використовуваним в промисловості, у виробництві автомобілів. Навіть для реконструкції та реставрації об'єктів використовуються такі сканери. Археологи також часто використовують їх. Піонером у використанні 3D-друку стала медична промисловість, тут спектр застосування таких сканерів не обмежений. Стоматологи виробляють протези за допомогою спеціальних програм, тоді немає необхідності часто ходити на арматуру і заточувати коронки або імплантати, в хірургії сканери допомагають створювати протези, необхідні за розміром і обсягом, також в пластичній хірургії стало зручніше працювати з появою 3D-сканера.

Принцип роботи сканера для побудови об'ємної моделі

Пристрій аналізує конкретний об'єкт за допомогою лазера, а потім відтворює його у вигляді моделі цифрового формату на комп'ютері по точках. При цьому враховується безліч факторів об'єкта – його обсяг, колір і детальна форма. Сканери можуть працювати в абсолютно різних умовах, навіть при наявності вібрацій або в темному приміщенні. При цьому комп'ютерна модель все ще залишається якісною, що дозволяє продовжити роботу з вже оцифрованим об'єктом в програмі, але це вже буде залежати від конкретного сканера і його характеристик. Сучасні сканери вже здатні розрахувати відстань до об'єкта, що цікавить, після чого пристрій самостійно перетворює отримані дані в цифровий формат. Пристрій автоматично визначає координатні точки в тривимірному просторі, після чого програма і переводить її в цифровий режим для подальшої обробки через комп'ютер. Кожен сканер містить наступні допоміжні елементи:

  • кілька пристроїв для регулювання підсвічування, при необхідності, працювати в умовах відсутності освітлення;
  • далекоміри для визначення відстані від об'єкта, що цікавить;
  • лазери для зчитування і передачі інформації в оцифрованій формі;
  • камери, щоб пристрій міг точно ідентифікувати об'єкт, що представляє інтерес.

Сьогодні виробники сканерів для 3D-друку пропонують дві технології сканування об'єктів:

  • Безконтактні технології. Виходячи з імені, воно більше не передбачає прямого контакту з об'єктом розпізнавання. Це нова технологія, яка з'явилася не так давно. Необхідно скористатися сканером і направити його на об'єкт, що цікавить, тобто немає контакту з частиною, досить просто відсканувати його з певної відстані, і з якої відстані це було зроблено – в майбутньому сам сканер визначить, і інформація про це буде зроблена в цифрову модель. При цьому можна сканувати навіть найбільш недоступні об'єкти, що значно розширює можливості використання цього пристрою.
  • Контактна технологія вважається старішою, але вона також часто використовується в масовому виробництві, адже в більшості випадків саме у виробництві немає необхідності використовувати безконтактні або мобільні пристрої, можна замінити їх стаціонарними і практичними. Такі сканери не гірші і не кращі, тут питання вже в зручності і сфері застосування і виробництва.

Кожна з технологій наділена як плюсами, так і мінусами, тобто необхідно розуміти область, в якій буде використовуватися 3D-сканування, і вже на цій основі вибрати необхідний для себе варіант.

Безконтактна скануючою

Технологія лазерного сканування має два типи – лазерний активний і пасивний, або оптичний план, де використовується випромінювання. Випромінювання активного принципу використовує лазерну тріангуляцію, при якій прилад використовує переривчасте і структуроване світло. Об'єкт сканується лазером, лазер використовується для обробки зображення і обсягів вбудованих ламп, діодів і спалахів, а потім передає інформацію для подальшої обробки про конкретний об'єкт.

При пасивному принципі зчитування інформації прилад отримує дані щодо досліджуваного об'єкта тільки за допомогою інфрачервоного випромінювання, тобто світловий і тепловий діапазон використовується для формування детальної об'ємної моделі об'єкта. Робота в такій технології нагадує роботу людських очей, визначаючи дані щодо простору в більш автоматизованому режимі. Всі дані, незалежно від використовуваних технологій, надаються інформацією про об'єкт, і їх завжди можна переглянути і відредагувати за допомогою спеціальних програм.

Такі технології сьогодні дозволили багатьом галузям рухатися вперед, скорочувати витрати і час для створення необхідних зображень і моделей вручну, що зручно як виконавцям, так і клієнтам для нормального налагодження комунікацій. Сьогодні існують величезні можливості для сканування технологій. Сьогодні вже складно уявити світ без такого дійсно зручного і розумного помічника, як 3D-сканер.