Skanery 3D – przewodnik po technologiach, rodzajach i producentach

4

Wraz ze stopniowym wzrostem zainteresowania drukarkami 3D rośnie zainteresowanie firm i konsumentów skanerami 3D. Skanery 3D stają się powoli w świadomości użytkowników niezbędną częścią całego procesu druku 3D, stanowiąc punkt wyjścia dla dalszych prac. Co prawda skaner 3D nie zapewni jeszcze na długi czas możliwości „kserowania przedmiotów„, ale rozwój technologii druku 3D jak i samego skanowania sprawiają, iż jesteśmy na jak najlepszej drodze ku temu.

skanery 3D

Niniejsze zestawienie stanowi wprowadzenie do świata skanowania 3D i opisuje podstawowe zagadnienia związane z tą tematyką oraz prezentuje różne rodzaje skanerów 3D oraz ich producentów.

Wybór SKANERA 3D

Profesjonalne skanery 3D są bardzo drogimi urządzeniami, a ich cena jest porównywalna do cen profesjonalnych drukarek 3D. Tym samym zakup skanera 3D powinien być dość przemyślanym wyborem. Kluczowymi czynnikami są cena, rozdzielczość technologia skanowania oraz  rodzaj skanera ze względu na technikę i przedmiot skanowania (małe / duże obiekty, skanowanie wewnątrz / na zewnątrz biura / warsztatu). Przy zakupie warto także zwrócić uwagę na następujące rzeczy:

  • rozmiar obszaru skanowania – czyli jak wielką chmurę punktów skaner 3D jest w stanie wygenerować i zapisać
  • szybkość skanowania
  • warunki w jakich działa skaner 3D – niektóre typy skanerów 3D potrzebują całkowitych ciemności aby wykonać efektywne skany; może się to wiązać z koniecznością zakupu dodatkowych elementów jak np. namiot dla modeli, lub koniecznością każdorazowego… gaszenia światła i zasłaniania okien przy kolejnej próbie skanowania obiektu
  • materiały eksploatacyjne – niektóre typy skanerów wymagają używania celów (tarcz), które służą do kalibracji skanera; z uwagi na to, że używany jest do tego laser, tego typu materiały stopniowo się zużywają i wymagają kolejnego zakupu.

Poniżej przedstawiamy listę rodzajów skanerów 3D ze względu na sposób i technologię skanowania.

SKANER 3D DAVID

Skaner 3D firmy DAVID jest jednym z najpopularniejszych urządzeń tego typu w Polsce. W dużej mierze jest to spowodowane dość niską ceną, na poziomie od 2000,00 do 9000,00 PLN brutto w zależności od zestawu i wykorzystywanej technologii skanowania. Skaner 3D DAVID jest skanerem bezkontaktowym (statycznym) i skanuje wykorzystując albo skanowanie laserowe (tańsza wersja) albo skanowanie z wykorzystaniem światła strukturalnego (droższa wersja).

Skanowanie  Źródło: www.david-3d.com

Skanowanie laserowe
Źródło: www.david-3d.com

SKANERY 3D na ramionach pomiarowych

Skanery 3D tego typu służą do wykonywania niezwykle precyzyjnych skanów i pomiarów. Idealnie sprawdzają się w inspekcji i porównaniach chmury punktów do danych CAD, szybkiego prototypowania, inżynierii odwrotnej czy modelowania 3D. Osadzone są na sztywnych ramionach wykonanych z mocnych i wytrzymałych materiałów jak aluminium, tytan, czy włókno węglowe oraz na rotacyjnych koderach o wysokiej dokładności. Urządzenia dostępne są w różnych rozmiarach i co za tym idzie cenach. Począwszy od przypominających lampę na biurko skanerów MicroScribe po duże w pełni profesjonalne maszyny pokroju Faro, posiadających ramiona robocze na ponad 3,5 m i dokładność do 0,016 mm.

Źródło: www.faro.com/pl-pl

Źródło: www.faro.com/pl-pl

W początkowym okresie istnienia, skanery tego typu służyły wyłącznie jako ramiona pomiarowe, lecz z czasem ich zakres możliwości został znacząco poszerzony o nowe możliwości i dziś z powodzeniem są wykorzystywane w odwrotnej inżynierii. Skanery 3D tego typu są wyposażone już w białe światło oraz głowice skanujące, które są w stanie przechwycić trójwymiarowy obraz całego obiektu. Np. firma Romer wprowadziła niedawno model Absolute Arm, które zawiera w sobie sondę i skaner laserowy, równocześnie będąc pierwszym w historii skanerem laserowym z funkcją powiększania, dającym trzy różne szerokości linii.

Do najbardziej znanych producentów tego typu urządzeń należą takie firmy jak:

faro romer cimcore2 baces3d

Skaner 3D
Faro

Skaner 3D
Romer

Skaner 3D
Cimcore

Skaner 3D
Baces3D

microscribe

 Skaner 3D
Microscribe

Bezkontaktowe SKANERY 3D

Bezkontaktowe skanowanie 3D umożliwia uchwycenie i konwersję do postaci cyfrowej obiektów o trudnych do wychwycenia detalach (np. szczeliny i chropowatości). Występuje w dwóch formach: skanowania laserowego oraz światła strukturalnego tzw. „białego światła„.

  • Skanowanie laserowe polega na tym, że linia lasera jest kierowana na dany obiekt, po czym jego odbicie zostaje odebrane przez sensor (zazwyczaj kamerę CCD) umieszczony w ściśle określonym położeniu i odległości; na podstawie otrzymanego kąta odbicia jest obliczany trójwymiarowy pomiar skanowanego obiektu
  • Druga forma wykorzystuje efekt zniekształcenia linii białego światła oświetlającego powierzchnię skanowanego obiektu; jest on oświetlany światłem o określonych parametrach, a linie proste ulegają zniekształceniu w zależności od struktury powierzchni; obraz oświetlonego przedmiotu odczytywany jest przez kamerę i przesyłany do bazy danych.

Do najbardziej znanych producentów tego typu urządzeń należą takie firmy jak:

Hexagon-Metrology phase vision roland Breuckmann

Skaner 3D
Hexagon
Metrology

Skaner 3D
Phase Vision

Skaner 3D
Roland

Skaner 3D
Breuckmann

Steinbichler GOM skaner3d

 Skaner 3D
Steinbichler

Skaner 3D
GOM

Skaner 3D
HDI Advance R3x

Ręczne SKANERY 3D

Skanery ręczne posiadają praktycznie nieograniczony zasięg i mogą z powodzeniem uchwycić całe obiekty lub części, bez potrzeby dzielenia ich na oddzielne skany (pliki) jak ma to miejsce w przypadku pozostałych typów skanerów. Mają idealne zastosowanie wszędzie tam, gdzie nie ma miejsca na rozłożenie drogiego i skomplikowanego sprzętu do skanowania a czas jest również istotnym czynnikiem.

Źródlo: www.creaform3d.com

Źródlo: www.creaform3d.com

Na temat ręcznych skanerów pisaliśmy trzykrotnie, dwa razy w kontekście skanera 3D firmy Artec (opis oraz informacja o wykorzystaniu ich przy produkcji filmu „World War Z„), a raz w przypadku kampanii Kickstarterowej ultra taniego skanera firmy Fuel3D.

Do najbardziej znanych producentów tego typu urządzeń należą takie firmy jak:

creaform zcorp noomeo artec

Skaner 3D
CreaForm

Skaner 3D
Z Corporation

Skaner 3D
noomeo

Skaner 3D
Artec

Wielkoformatowe SKANERY 3D

W odwrotnej inżynierii, skanery 3D wykorzystywane są przede wszystkim we wczesnych etapach projektowania, w celu przechwycenia określonych fragmentów modeli lub ich części. Jednakże dla niektórych projektantów potrzebne są urządzenia które będą w stanie zeskanować nieporównywalnie większe obiekty, jak całe maszyny lub ich istotne – wielkowymiarowe komponenty. Podobnie jest w przypadku architektów, którzy na potrzeby projektów przebudowy lub restauracji istniejących budynków, potrzebują skany bądź całych ich powierzchni, bądź istotnych fragmentów. W tym celu powstały skanery 3D będące w stanie uchwycić olbrzymie powierzchnie obiektów w dużej przestrzeni.

Źródlo: www.creaform3d.com

Źródlo: www.creaform3d.com

Urządzenia wykorzystujące skanowanie laserowe działają na podobnej zasadzie jak ich mniejsze odpowiedniki, ale są w stanie przechwycić nieporównywalne większą liczbę danych. Technologia działa poprzez wysyłanie wiązki laserowej o znanej mocy i kącie padania. Nadajniki w systemie wewnętrznym lustrzanym śledzić kierunek belki i odległość jest obliczana według czasu potrzebnego, aby odbić z powrotem do czujnika. Na rynku dostępnych jest wiele urządzeń, m.in. od tak znanych firm jak Leica czy Trimble. Faro wypuściło niedawno skaner 3D Focus3D, który – jak twierdzi firma, jest najmniejszym tego typu urządzeniem dostępnym w sprzedaży.

Drugim rodzajem skanerów 3D tego typu, są trackery laserowe. Różnią się tym, że wymagają użycia celu (tarczy) zwanego SMR (sferycznie zamontowany retroreflektor). Wiązka lasera trafia do celu, gdzie jest mierzona, a jego pozycja jest dostarczane z powrotem do oprogramowania sterującego.

Do najbardziej znanych producentów tego typu urządzeń należą takie firmy jak:

faro XXL trimble XXL leica XXL Hexagon-Metrology

Skaner 3D
Faro

Skaner 3D
Trimble

Skaner 3D
Leica

Skaner 3D
Hexagon
Metrology

konica minolta xxl

 Skaner 3D
Konica
Minolta

Pozostałe urządzenia, mogące pełnić rolę SKANERA 3D

Oprócz w/w profesjonalnych skanerów 3D, można wykorzystać inne urządzenia, które z powodzeniem mogą je zastąpić. Najbardziej popularną, niskobudżetową opcją jest Kinect, który w połączeniu z dedykowanym oprogramowaniem, można wykorzystywać do skanowania rzeczy w warunkach domowych. Możemy wykorzystać tutaj dwa urządzenia:

xbox kinect asus xtion

XBOX Kinect

ASUS Xtion

Na temat oprogramowania wykorzystującego Kinecta jako skaner 3D pisaliśmy w serwisie już kilkakrotnie, ostatnio w kontekście Scanecta i Volumentala. Bardzo dobrze sprawdzają się również programy stworzone przez producentów skanerów – Artec Studio oraz Scenect z Faro. Minusem tej techniki skanowania są dość duże wymagania sprzętowe w komputerze – skanowane obiekty generują się w czasie rzeczywistym i pliki ze skanami oscylują w granicach 1GB. Niezależnie od Kinecta, jako alternatywę można również spróbować wykorzystać program 123 Autodesk, który jest w stanie stworzyć model 3D na podstawie sekwencji zdjęć.

Do skanowania 3D można spróbować użyć również Google Glass (oczywiście gdy w końcu pojawią się w sprzedaży). Jakiś czas temu opisywaliśmy projekt Todda Blatta, który za pomocą okularów Google wykonał serię zdjęć, które połączył później w 123D Catch uzyskując model 3D skanowanej w ten sposób rzeźby.

Udostępnij.

O autorze

Paweł Ślusarczyk

Prezes zarządu CD3D Sp. z o.o. oraz Business Development Manager. Posiada ponad 12-letnie doświadczenie w biznesie, zdobyte w branży IT, reklamowej i poligraficznej. Od stycznia 2013 roku związany z drukiem 3D.

  • BlazakoV

    „inżynierii odwruconej” proszę…

    Fajny tekst.

    • Dzięki, stworzenie go chwilę mi zajęło 🙂
      A co do „inżynierii…”, to spojrzałem do źródeł wikipedyjnych i zmieniłem ostatecznie na „inżynierię odwrotną”

  • Druk3.de

    Paweł zaczynasz za bardzo odbiegać od reszty i wychodzisz na prowadzenie w tym peletonie. Gratuluje artykułu, wiem ile to kosztuje pracy 🙂

    • Dziękuję, ale gratulacje nie należą się wyłącznie mnie. Zapewne mało kto jest tego świadomy (zapewne mało kto się nad tym kiedykolwiek zastanawiał), ale zespół CD3D tworzy aktualnie… 6 osób.

      Tak, to prawda, jestem „twarzą” serwisu, autorem blisko 90% treści, twórcą praktycznie wszystkich unikalnych bannerów i grafik w artykułach, siłą napędową, myślą przewodnią i mocą scalającą to wszystko w całość. Takim Donaldem Tuskiem i Jarosławem Kaczyńskim CD3D 😉

      ALE!

      To wszystko nie byłoby możliwe, gdyby nie pomoc i wsparcie pozostałych osób:

      – Bogusia Krawczyka – współwłaściciela serwisu, odpowiedzialnego za część programistyczną, hostingową i webmasterską; Boguś tworzy bardzo wiele rzeczy, których być może nie widać, ale które sprawiają że to wszystko działa jak należy; no i bez niego mógłbym publikować swoje 90% artykułów co najwyżej na bloggerze lub bloxie

      – Marcina Kwapisza – twórcy pozostałych kilkunastu procent wpisów, lecz przede wszystkim autora zdjęć i panoram 360*; Marcin uczestniczy ze mną we wszystkich wyjazdach i jego udział w całym przedsięwzięciu jest nieoceniony; z Marcinem znamy się już 9 lat i nie jest nasz pierwszy wspólny projekt…

      – Anety Bielicz – twórcy grafiki na stronie oraz całej koncepcji wizualnej; chociaż oparliśmy całość na zwykłym szablonie WP, Aneta sprawiła, że serwis wygląda profesjonalnie, stylowo i przede wszystkim… ładnie; ponadto pełniąc na co dzień funkcję dyrektora artystycznego w dużej agencji interaktywnej, czuwa nad tym, abym czasem za bardzo nie odpłynął w swojej bieżącej produkcji grafik do artykułu

      – Agnieszki Goławskiej – social media managera; Agnieszka współpracuje z nami od niedawna (dosłownie od 3 tygodni), ale znamy się z nią i na co dzień współpracujemy od 3 lat; może jeszcze tego nie widać, ale wkrótce podbijemy również FB i G+; Agnieszka to załatwi…

      – Ani Ślusarczyk – prywatnie mojej żony; Ania jako jedyny magister inżynier w całym teamie zajmuje się rzeczami całkowicie niewidocznymi w serwisie, ale niezwykle istotnymi dla funkcjonowania i rozwoju całego przedsięwzięcia; Ania zapewnia nam kontakty i pomaga w rozmowach z ludźmi, którzy znają się na technologii druku 3D i samej inżynierii przemysłowej dużo lepiej od nas

      Zatem, dziękując serdecznie za słowa uznania, pragnę przekazać je równocześnie pozostałym członkom ekipy, ponieważ bez nich, te słowa nigdy by nie padły…