Skanowanie i modelowanie 3D

Skanowanie 3D polega na zgromadzeniu danych na temat kształtu i koloru obiektu znajdującego się przed skanerem 3D. Skaner 3D to urządzenie, które analizuje otoczenie świata rzeczywistego w celu zbudowania chmury punktów w trzech płaszczyznach (x, y, z) a co za tym idzie określenia kształtu i wyglądu skanowanego obiektu.

Obiektem może być mały przedmiot jak biżuteria czy moneta ale i auto czy budynek. Oczywiście do odpowiedniego produktu czy obiektu stosujemy odpowiedni skaner z odpowiednią rozdzielczością.

Modelowaniem 3D nazywamy proces tworzenia i modyfikacji obiektu trójwymiarowego z wykorzystaniem oprogramowania komputerowego, które dostarcza niezbędnych narzędzi do budowania obiektu 3D.

but

Skanery 3D

W naszych realizacjach wykorzystujemy skanery marki ARTEC umożliwiające przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym. Skanery tej marki posiadają  szereg zalet m.in.: mobilność, dużą prędkość skanowania, wychwytywanie  geometrii i śledzenie faktury, HDR, precyzyjność skanowania i zbierania danych, możliwość skanowania małych i dużych obiektów, wbudowana pamięć i wielofunkcjonalność, tryb HD do skanowania przedmiotów macro.

Skanery optyczne światła strukturalnego bo tymi skanerami zrealizujemy usługę zazwyczaj składają się z układu projektora i detektora w postaci kamery lub kilku kamer. Projektor rzuca na skanowany obiekt wzór, najczęściej w postaci prążków o różnej grubości. Taki wzór odkształca się na skanowanym obiekcie, co wykrywa detektor, rejestrując poszczególne obrazy (klatki skanowania) w postaci zdjęć. Na podstawie tak zebranych informacji algorytmy oprogramowania sterującego skanerem obliczają geometrię skanowanego elementu.

światło skaner 3d

Skanery ręczne charakteryzują się tym, że wykonują wiele takich pomiarów w bardzo krótkim czasie. Dla przykładu, prędkość skanowania skanerem 3D Artec Leo może wynosić nawet 22 FPS (dla streamingu wideo nawet 80 FPS), co oznacza, że w przeciągu 1 sekundy są wykonywane 22 niezależne pojedyncze skany. Wszystkie wykonywane pomiary muszą zostać do siebie dopasowane, aby stworzyć jeden spójny model. Zadanie to może być realizowane w różny sposób.

Do wyrównania mogą zostać wykorzystane:

  • znaczniki, najpopularniejsze w postaci czarnych kropek na białym tle
    (o znanej średnicy, rozmieszczonych na obiekcie w nieregularny sposób),
  • informacja o kącie obrotu stolika, połączonego ze skanerem,
  • geometria i/lub tekstura obiektu.

Ostatni typ wyrównania wykorzystują skanery ręczne Artec 3D, co znacznie skraca proces  przygotowania obiektu do skanowania (nie trzeba go obklejać setkami znaczników) oraz sam proces skanowania, gdyż nie trzeba umieszczać detalu na stoliku, planować kolejnych ustawień i pozycji, usuwać stolika z kolejnych klatek skanowania. Dodatkowo oprogramowanie Artec Studio potrafi samoczynnie rozpoznać bazę/podstawę wykorzystaną w czasie skanowania (np. stół, podłogę) i ją automatycznie usunąć.

Zastosowanie skanerów 3D:

  • Pełne odwzorowanie kształtu i koloru obiektu w celu dalszej prezentacji lub modyfikacji.
  • Modernizacji obiektów, dla których jest niedostępna dokumentacja techniczna.
  • Kontroli jakości
  • Archiwizacja kształtu i koloru/tekstury obiektu np. eksponaty muzealne

SPACERY WIRTUALNE I SKANOWANIE 3D EKSPONATÓW MUZEALNYCH

Najczęstszym przykładem zastosowania skanerów 3D są wirtualne spacery po muzeach z wykorzystaniem prezentacji eksponatu w formie obrotowej i to w wielu płaszczyznach sferycznie.

Specjalnością naszego studia jest bezdotykowe zastosowanie skanerów 3D w celu zeskanowania drogocennych i delikatnych eksponatów. Kolejnym krokiem jest przerobienie skanu na model 3D z wykorzystaniem oprogramowania do obróbki skanów.

Spacery wirtualne z wykorzystaniem technologii obrotowej fotografii 360 stopni lub sferycznych skanów 3D dają nieograniczone możliwości. W trakcie rzeczywistej wycieczki po muzeum zwykle brakuje czasu na dokładne przeanalizowanie prezentowanego dzieła, brakuje też fizycznie siły aby zbadać całą powierzchnie muzeum. W przypadku spaceru wirtualnego w każdym momencie możemy przerwać nasza wycieczkę, powrócić do niej w każdej chwili. Każdy prezentowany eksponat możemy obejrzeć dokładnie w wielu płaszczyznach i to w powiększeniu. Skany 3D i zdjęcia obrotowe 360 stopni wykonuje się przy bardzo dobrym oświetleniu i zwykle są lepiej oświetlone niż na samej rzeczywistej wystawie – co za tym idzie dokładniej widać eksponat, strukturę czy kolor eksponatu.

Więcej przykładów spacerów wirtualnych tutaj:   https://www.sara-studio.pl/spacery-wirtualne-2/

BRANŻA MECHANICZNA

Branżą bardzo często wykorzystującą skanery 3D jest branża mechaniczna. Dzięki wykorzystaniu technologii skanowania 3D można bardzo dokładnie odtwarzać części maszyn i mechanizmów. Skanowanie szczególnie przydaję się w przypadku elementów o kształtach, których wymiarów nie da się zmierzyć tradycyjnymi metodami, takich jak zaokrąglenia o zmiennym promieniu lub zakrzywione powierzchnie o nieregularnych kształtach. W przypadku skanowania części uszkodzonych można dokonywać poprawek czy też zmian na przygotowanym modelu. Analogicznie można wykorzystać zeskanowaną część jako element składowy lub bazowy innego projektu. Tworząc skan 3D uzyskujemy informację o wszystkich punktach mocowania i możliwych miejscach kolizji, co może zdecydowanie ułatwić i przyspieszyć modelowania nowej części. Przykładem takiego wykorzystania jest projektowanie osprzętu roboczego do skanowanych np. maszyn rolniczych, adaptacja pojazdów do celów specjalnych czyli dodawanie wyposażenia lub auto tuning np. przez projektowanie własnych dedykowanych spojlerów, progów itp.

MEDYCYNA

Kolejnym niezwykle interesującym obszarem, w którym skanery 3D szybko znalazły swoje zastosowanie, jest medycyna i dziedziny pokrewne. Technologia światła strukturalnego jest całkowicie bezpieczna dla zdrowia człowieka, a jej wykorzystanie umożliwiło szybki rozwój dziedzin takich jak implantologia czy protetyka. W połączeniu z systemami CAD/CAM stwarza to zupełnie nowe możliwości analizy i leczenia, wprowadzając innowacyjne, wyższe standardy.

BRANŻA MULTIMEDIALNA

Kolejnym obszarem, o którym warto wspomnieć, jest branża multimedialna. Dane skanowania często wykorzystywane są do wizualizacji, renderingów i animacji, dzięki czemu skanery znalazły swoje zastosowanie wśród producentów gier, reklam czy filmów. Umożliwiają realistyczne i szybkie odwzorowanie obiektów takich jak np. budynki, pojazdy, broń, stworzenie wiernej kopii postaci/zwierzęcia i późniejsze komputerowe modyfikacje
lub nawet szczegółowe odwzorowanie całej sceny/otoczenia.