Процесс 3D-сканирования предполагает исследование реального предмета и формирование на основании полученных сведений объемного изображения этого объекта. На базе данных о габаритах, необходимой точности и особенностях поверхности анализируемого изделия выбирается технология 3D-сканирования.

Существующие типы 3D-сканирования

Для техники, работающей с трехмерными образцами, существует профессиональная классификация. Специалисты выделяют 2 базовых метода 3D-сканирования: контактный и бесконтактный.
В первом случае прибор анализирует предмет посредством физического прикосновения к поверхности, пока экземпляр зафиксирован на прецизионной поверочной плите. Если модель обладает необычной структурой или не способна стабильно держаться на горизонтальной панели, ее удерживают с помощью специальных тисков. Данный способ отличается высокой точностью, но есть риск повредить зондируемый элемент.

Примеры контактного метода сканирования:

• КИМ (координатно-измерительные машины), задействованные в производстве из-за уникальной сверхточности. Измерительный щуп плавно исследует модель, регистрируя каждое касание. Аппарат не используется для сканирования дорогих и хрупких изделий или исторических раритетов, поскольку может деформировать или даже сломать предмет. Устройство имеет ограничение – невозможность сканировать небольшие отверстия. Еще один минус прибора – очень медленная работа.
• Измерительные зонды, применяемые для сканирования фигурок из глины, созданных для электронной мультипликации.

Контактные сканеры обычно стационарны и массивны, однако некоторые бренды предлагают портативные устройства.

В случае выбора бесконтактной технологии задействуется ультразвук, лазерный либо рентгеновский луч. Сканирование 3D-сканером осуществляется путем отражения светового потока или волны. Бесконтактные 3D-машины делятся еще на две подгруппы – активные и пассивные аппараты.
Устройства первого вида применяют излучение либо свет для измерения предмета через отражение.

Характерный образец – времяпролетный 3D-сканер, включающий луч лазера для исследования модели. В основе работы аппаратуры лежит специальный дальномер, определяющий дистанцию до корпуса объекта на основании измерения времени пролета лазерного луча в обе стороны. Лазер создает световой импульс, а детектор замеряет период до момента отражения света. Дальномер рассчитывает расстояние единственной точки в установленном диапазоне, поэтому техника сканирует поверхность по фиксированным позициям, корректируя углы падения луча. Модели позволяют оперативно оцифровывать окружающее пространство, поэтому активно используются в геодезических изысканиях, ландшафтном дизайне и строительстве. Основной недочет приборов кроется в сложности определения времени отклика луча на близком расстоянии.

Оборудование Лидар, также используемое для оцифровки гигантских объектов (сооружений, холмов), функционирует по принципу дистанционного зондирования, применяя лазерный импульс для сбора показателей. Лазер работает в различных направлениях: зеркало двигается по вертикальной оси, а головка смещается по горизонтальной линии. Устройство востребовано у климатологов, океанографов и ботаников.

Еще один пример бесконтактного сканирования лазерным 3D-сканером – триангуляционные приборы, зондирующие изделие лучом. Отдельная камера «запоминает» координаты точки, которой достиг лазер. Методика называется триангуляцией, поскольку во время фиксирования показателей камера, лазерный излучатель и точка образуют треугольник. Такое оборудование подходит для измерения небольших объектов, используется в образовательных целях.

Оптическое 3D-сканирование основано на методе исследования структурированным светом. Специальные камеры в тандеме с кинопроектором засвечивают изделие, анализируют искривления и на основе обработанных материалов выстраивают 3D-изображение. Технология востребована в медицинской сфере, ювелирном деле и реверс-инжиниринге.

Пассивные сканеры ничего не излучают, но обрабатывают отраженный луч. Такая машина нацелена на выявление видимого светового потока или применяет инфракрасное излучение. Способ работы основан на фотограмметрии. Стереоскопические и фотометрические приборы задействуют цифровые камеры для выполнения съемки и воссоздания образа. Силуэтная методика подразумевает обработку контуров из серии фотографий объемного предмета, сделанных последовательно и на контрастном фоне. Полученные очертания преобразуют и получают внешнюю оболочку изделия. Точность подобного оборудования невелика, но таким способом можно получить цветную 3D-модель.

Облака точек, создаваемые системами 3D-сканирования, используются для визуализации или измерений в различных сферах: медицина, научные исследования, археология, архитектура, конструирование, ландшафтный дизайн и индустрия развлечений. Современное производство также не может обойтись без автоматизации и контрольных функций, где на помощь приходит технология трехмерного сканирования.