Ручное 3D-сканирование

Лазерное сканирование – инновационный метод неразрушающего контроля, который доказал свою эффективность во множестве сфер деятельности человека.

При всех достоинствах лазерного сканирования, лазерный луч может не попасть на некоторые поверхности памятника, например, если у него имеются какие-то полости или ниши, и сканер невозможно разместить так, чтобы зафиксировать такие элементы.

В таком случае можно прибегнуть к ручному 3D-сканированию.

Процесс представляет собой неразрушающий метод контроля, при котором реальный трехмерный объект оцифровывается, в результате получается компьютерная объемная модель.

То есть ручное 3D сканирование – это отдельный вид оцифровки реальных объектов, который применяется во время фиксации размеров при реставрации памятников и скульптур, для воссоздания уникальных предметов.

Область применения

Ручное сканирование применяют для:

• фиксации параметров объектов культурного наследия
• 3D моделирования памятников, скульптур, бюстов
• создания копий в медицине, стоматологии, протезировании
• изготовления деталей в машино- и приборостроении
• создания моделей при проектировании и в архитектурном деле.

При реставрации объектов культурного наследия целесообразно использовать технологию ручного сканирования в комплексе с лазерным сканированием зданий.

С таким подходом удаётся получить трехмерную модель здания с максимальной деталировкой сложных архитектурных форм и скульптур. То есть ручной сканер оцифровывает мелкие детали, а наземное лазерное сканирование позволяет получить представление о более крупных деталях, конструкциях и здании в целом.

Лазерное сканирование гарантирует точность, скорость и надежность обмеров, при этом на порядок увеличивая производительность. Даже несмотря на вариативность форм скульптур, лазерный луч сканера зафиксирует малейшие детали объекта.

Кроме того, при сканировании отсутствует физический контакт с объектом, что исключает риск механического воздействия и повреждения.

Результатом обмеров является облако точек – пространственная модель, представленная в виде множества точек. Каждая точка имеет набор уникальных характеристик, важнейшими из которых являются трехмерные координаты.

Таких точек может быть миллионы или даже миллиарды. Уже на данном этапе можно получить любые размерные характеристики или информацию о геометрических формах объекта.

Облако точек является более информативным представлением памятника и обладает полной объективностью по сравнению с традиционными методами фиксации. В последствии по облаку точек можно построить чертежи, трехмерные полигональные или твердотельные модели, которые можно распечатать на 3D-принтере.

Типы ручных 3D-сканеров

Ручные 3D-сканеры технологически делятся на несколько типов:

• контактные (координатно-измерительная машина (КИМ), например, Hexagon Global Classic)
• лазерные, принцип работы схож с наземными лазерными сканерами, только в более компактном исполнении (примером таких устройств могут служить модели 3D сканеров HandySCAN 3D 300)
• оптические (многочисленная группа трехмерных сканеров, где задействованы оптические системы) — это камеры или системы камер, способные работать в определенном оптическом диапазоне (инфракрасный, видимый свет, модулированный свет). Оптические сканеры наиболее универсальны и их, как правило, проще всего использовать при оцифровке ОКН (объектов культурного наследия). Кроме того, только они позволяют выполнить цветное сканирование. Примерами такого оборудования может служить 3D-сканеры Artec Eva + Space Spider или Creaform Go!SCAN 20.

Ручные 3D-сканеры прекрасно зарекомендовали себя в промышленном производстве для контроля качества продукции или обратного инжиниринга, а также в реставрационной деятельности, медицине, индустрии развлечений и др. Многие музеи, научные институты, реставрационные мастерские в России все чаще прибегают к использованию 3D-сканирования.

Благодаря удешевлению такие технологии встречаются теперь даже в бытовых ситуациях. Например, автолюбители покупают недорогие 3D-сканеры и 3D-принтеры, и самостоятельно заменяют сломанные или изношенные неответственные детали автомобилей.

С помощью оптического ручного сканера уже можно зафиксировать поверхности, недоступные наземному лазерному сканеру. При этом вариативность применения значительно выше.

Точность сканирования

Точность ручных оптических сканеров достигает сотых долей миллиметра, чего более чем достаточно для выполнения реставрационных работ.

Выходным результатом работы оптических ручных 3D-сканеров также является облако точек либо полигональная модель. По ним также возможно построение чертежей и твердотельных моделей (включая воссоздание текстуры и истинного цвета объекта), что является зачастую более трудоемкой задачей, чем непосредственное сканирование.

Благодаря этим особенностям ручные сканеры отлично подходят для оцифровки объектов культурного наследия и памятников архитектуры, а так же всевозможных элементов декора фасада: рустов, карнизов, наличников и т.д.

Инновационные технологии все больше проникают в различные сферы деятельности, даже такие, где методы исследований не менялись десятки лет. Тем не менее все описанные методы фиксации можно комбинировать друг с другом и с традиционными методами (то есть ручными замерами), или, например, с методом фотограмметрии.

Компания А-ЭКСПЕРТ имеет лицензию Министерства культуры Российской Федерации и может выполнять работы по сканированию памятников архитектуры любой сложности.