Программы для 3d сканирования моделей. Что входит в состав Magics

Привлекательность аддитивных технологий сложно переоценить. Поэтому вспомогательное оборудование для трехмерной печати сегодня пользуется такой популярностью. В условиях ограниченного бюджета можно сделать 3d сканер своими руками. Для этого используют подручные средства и агрегаты или же попросту превращают в сканер обычный смартфон.

Делаем 3D сканер с помощью веб-камеры

Для того чтобы изготовить самодельный 3d сканер, вам понадобится:

• качественная вебка;
• линейный лазер, то есть приспособление, испускающее лазерный луч (для получения качественного сканирования лучше, чтобы луч был как можно тоньше);
• разные крепления, в том числе и угол для калибровки;
• специальное программное обеспечение для обработки отсканированных снимков и данных.

Учтите, что без соответствующего ПО вам не удастся создать цифровую модель объектов и предметов. Поэтому изначально позаботьтесь о наличии специальных программ. К примеру, базовыми считаются DАVID-lаserscаnner и TriAngles, но они нуждаются в применении вращающейся поверхности.

Начните с калибровочного угла. Для его создания напечатайте шаблон (он входит в комплект программы). Разместите его таким образом, чтобы он создал угол в 90 градусов. Важно, чтобы во время печати соблюдался правильный масштаб. Для этого воспользуйтесь калибровочной шкалой. Калибровку камеры делают в автоматическом или ручном режиме, это также предусматривается ПО.

Чтобы отсканировать предмет, его необходимо будет разместить в калибровочном углу, а напротив установить веб-камеру. Важно поместить объект точно по центру изображения на экране. В настройках вебки нужно отключить все автоматические корректировки. Также с их помощью устанавливается цвет лазерного луча. Нажимая «Старт», совершаются плавные движения. Лучом нужно обвести предмет со всех сторон. Это будет первый цикл сканирования. В дальнейшем необходимо менять положение лазера, чтобы охватить все необработанные в предыдущий раз точки.

По завершении всех процессов сканирование останавливается и выбирается режим «показа в 3D» в программе. Если у вас нет под рукой лазера, его можно заменить источником яркого света. Он обеспечит проецирование теневой линии. Правда, в таком случае поменяйте в программе настройки, которые будут соответствовать данным параметрам.

Делаем трехмерный сканер из двух веб-камер

Если вам нужна высокая точность оцифровки, потребуется применение двух вебок. В данном случае источник света заменяется второй камерой. 3d сканер своими руками из двух камер позволяет минимизировать время вычислений по точкам, попадающим в полосу лазера.

Делаем 3d сканер из проектора и веб-камеры

Для этого понадобится:

• проектор;
• вебка;
• программа DАVID-lаserscаnner;
• штативы для вебки и проектора;
• калибровочная панель (скрепите два небольших листа ДСП под углом 90 градусов и наклейте при помощи сухого клея бумажные листы с заранее распечатанными шаблонами);
• поворотный столик (можно соорудить из старой тренажерной установки «грация» и нескольких штырей).

Чтобы отсканировать объект, располагаем его вертикально и делаем 7-8 сканов, вращая его по кругу. Объединяем полученные сканы. После этого меняем положение объекта и проделываем ту же процедуру. Объединяем сканы двух половинок предмета. Нажимая на кнопку «фузиционировать», получаем трехмерную модель объекта. Ее можно сохранить в любом выбранном формате, после чего обработать данные с помощью:

• Dеlсаm LаstMaker;
• Еasylast;
• Lаst Dеsign & Еngineering;
• Forma 2000;
• Shoemaster QS.

Делаем трехмерный сканер из игровой приставки

Xbox One – это приставка, которая уже укомплектована Кинект второго поколения и может применяться как трехмерный сканер. Если у вас обычный игровой контролер, то можно сделать 3d сканер из kinect с помощью следующих программ:

1. Kinеct Fusiоn. Создает сверхдетализированные модели, считывая данные с датчиков Kinect.
2. Skanect. С ее помощью создаются 3D-изображения помещений со всеми предметами, которые в них находятся. Чтобы создать трехмерную модель окружающего пространства, необходимо просто вращать вокруг себя устройство. С целью детализации отдельных объектов необходимо повторно навести камеру на них.

Делаем 3d сканер из смартфона

Как сделать 3d сканер из обычного мобильного устройства? Сегодня для этого используются различные программные продукты. С их помощью смартфон превращается в полноценный трехмерный сканер. Наиболее популярные программные алгоритмы:

1. МоbileFusion. Он отслеживает положение предмета при помощи штатной камеры, после чего выполняет фотосъемку. Из череды снимков получается трехмерная модель. Работает на разных платформах и ОС.
2. Помогает в создании трехмерных фотографий любых объектов, после чего отправляет их на 3D-принтер.
3. Аutodesk 123D Саtch. С помощью данной программы создают и печатают на аддитивных устройствах трехмерные модели зданий, людей и других предметов, которые можно сфотографировать со всех углов и сторон.

Подобные системы не нуждаются в аппаратных модификациях или подключении к сети Интернет. Чтобы начать работу, необходимо просто запустить мобильное приложение и провести телефоном вокруг объекта, который сканируется.

Каждый 3D-сканер, представленный на рынке, генерирует в процессе работы миллионы математических строк, координат и данных, в которых человеку без специального программного обеспечения не разобраться. Программа выполняет сложнейший объем работы: получает данные от сканера, обрабатывает их, корректирует и модернизирует, преобразовывает в удобный формат для вывода. Поэтому при покупке 3D-сканера сразу задумайтесь о приобретении пакета подходящего ПО. Полный каталог вы найдете на странице https://cybercom.ru/catalog/3d-software/ .

Помощь в сканировании

Первоначальная настройка сканера, установка основных параметров, прием первичных данных и их простейшая обработка - этим занимаются программы первого круга. Лидером в этом отношении считается Artec Studio. Комплекс пользуется популярностью среди начинающих специалистов, поскольку обладает простым и понятным интерфейсом. Тем не менее, у него широкий функционал, которого хватит для работы с любым устройством.

Обработка результатов

Итак, у вас есть первичный 3D-скан объекта, с которым пока невозможно работать. Для начала его необходимо обработать. Этим занимаются программы второго круга, которые преобразовывают сырые данные в редактируемые модели. Такие решения проектирует компания 3D Systems. У нее есть несколько интересных экземпляров:

• Geomagic Design X. Программа занимается созданием параметрических CAD-моделей, в считанные секунды преобразуя полученные сканы. CAD-моделирование выходит на новый уровень.

• Geomagic for SOLIDWORKS. Комплекс преобразовывает отсканированный объект в твердотельный цифровой прототип для последующей работы в среде SolidWorks.

• Geomagic Wrap. Простейшее и самое дешевое решение из представленных. Хорошо подойдет тем, кому не нужно решать сложных производственных задач.

Подготовка к печати

Сегодня сканеры неразлучны с 3D-принтерами. Первые захватывают физические свойства объектов, а вторые переносят улучшенные модели и прототипы в реальность. Но для их нормального функционирования нужен мощный пакет ПО. Внимания заслуживают следующие:

• Magics RP. Универсальная программа, работающая с форматом STL. Поможет подготовить заготовку к печати, устранить ошибки, подскажет лучшее решение.

• Mimics. Специализированный пакет, нашедший применение в медицине. Помогает обрабатывать данные МРТ, КТ и других медицинских аппаратов. Создает высокоточные модели человеческого организма для дальнейшей передачи лечащему врачу.

Узнать подробнее о технологиях 3D-сканирования, современных 3D-принтерах и сопутствующем ПО предлагает компания Cybercom. Информация доступна на официальном сайте

Приступая к обзору программного обеспечения для трехмерного моделирования и проектирования, необходимо очертить две глобальные задачи, на решение которых оно нацелено:

• обработка данных 3D-сканирования и моделирования;
• подготовка моделей к 3D-печати.

В этой статье мы рассмотрим основные функциональные возможности и преимущества программных продуктов, представляемых на российском рынке компанией iQB Technologies .

I. ПО для обработки данных 3D-сканирования

Важно понимать, что сам по себе процесс сканирования – только первый этап работы, это просто сбор «сырой» информации. Чтобы получить конечный результат, мы должны обработать данные сканирования с помощью специализированного ПО.

Задача программного обеспечения этого типа – создание виртуальной трехмерной копии физического объекта для ее последующего использования в системах автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAD/CAM/CAE).

После того как сканирование выполнено, полученные данные обрабатываются в программных продуктах. 3D-сканеры представляют данные в виде облака точек, а современные модели – в виде полигональных моделей (точек, которые сшиваются между собой методом триангуляции). С помощью ПО можно устранить ошибки в отсканированной модели, создать набор NURBS-поверхностей, спроектировать полноценные параметрические твердотельные модели, проанализировать возможные изменения и погрешности, провести исследования, сравнительный анализ, а также контроль размеров и качества физического объекта.

Результаты 3D-сканирования и создания CAD-модели в ПО Geomagic Design X

3D-сканирование и, соответственно, обработка полученных данных решает следующие задачи :

• контроль геометрии (в том числе геометрический контроль в процессе эксплуатации для измерения износа, входной и выходной контроль изделий);
• обратное проектирование (для восстановления и/или оптимизации формы объекта, обратный инжиниринг и построение CAD-модели);
• для реконструкции или перепланировки зданий, сооружений, объектов;
• проверка на собираемость;
• создание цифровых архивов.

На производстве 3D-сканирование применяется прежде всего для обратного проектирования (reverse engineering) и контроля геометрии.

• наличие сценариев макросов для автоматизации процессов;
• самый простой способ сохранить, преобразовать текстуру и фактуру поверхности, в том числе и в карту текстуры;
• инновационная возможность преобразования скрученных поверхностей в плоские для их измерения, моделирования текстуры и фактуры, создания 2D-эскизов;
• простой и оперативный способ создать из области точек 3D-модель для печати;
• поддержка всех трехмерных цифровых преобразователей, камер и сканеров формата XYZ/ASCII и обработка упорядоченных и неупорядоченных данных поверхностей и объемов.

Geomagic Control X: мощный софт для контроля геометрии

Гибкий программный продукт для выявления и решения проблем в области контроля качества, предлагающий многофункциональные и интуитивно понятные инструменты измерения, управления и анализа.

Непосредственная задача ПО – сравнение данных эксплуатационного изделия с эталонной моделью и составление полноценных отчетов в удобном формате. Процесс формирования отчетности может быть автоматизирован, а полученными данными легко обмениваться со всеми участниками проекта. Control X позволяет значительно повысить показатели предприятия при выполнении контроля качества продукции.

Control X – это:

• возможность сравнения полученных данных как с эталоном, так и с другими данными;
• контроль и анализ полученной информации в сравнении как с эталоном, так и с другими данными;
• настраиваемые выгружаемые отчеты, с возможностью автоматизации контроля;
• поддержка данных, полученных не только с помощью 3D-сканирования, но и другими способами;
• поддержка большого количества форматов, что позволяет контролировать и анализировать данные из различных источников;
• интуитивно понятный интерфейс.

Geomagic Design X: новые возможности работы в САПР

Наиболее комплексное программное обеспечение для реверс-инжиниринга, начиная с данных 3D-сканирования до создания твердотельной параметризированной модели (CAD).

• возможность создания дерева построения САD-детали в наиболее распространенных международных САПР;
• воссоздание истории построения САD-детали в самых передовых САПР;
• быстрое воссоздание моделей по отсканированным данным;
• многообразие инструментов и алгоритмов для обработки данных.

Geomagic for SolidWorks: быстрый путь от физического объекта к рабочей среде CAD

Еще одно программное решение для реверс-инжиниринга с широким набором функций. Это набор программных инструментов, который обеспечивает расширенные возможности по использованию облаков точек и многоугольников в процессе проектирования. Представляет собой плагин, совместимый с популярными моделями 3D-сканеров и поддерживающий импорт стандартных форматов точечных и полигональных файлов.

Geomagic for SolidWorks – это:

• скоростная автоматизированная обработка облака точек;
• мощные инструменты выравнивания;
• автоматическая обработка поверхности;
• формирование поперечных сечений сеток;
• 3D-сравнение с анализом отклонений начального уровня;
• контроль отклонений на всех этапах проектирования;
• создание высококачественных твердотельных моделей;
• интеграция с промышленными 3D-сканерами для работы по прямой схеме «сканер - SolidWorks», включая FARO, Hexagon, Nikon, Vialux и Capture от 3D Systems;
• дружественный, интуитивно понятный интерфейс.

3D-сканеры Creaform: всё уже включено

В отличие от других производителей 3D-сканеров, поставляет свои устройства в комплекте с полностью интегрированным программным обеспечением VXelements, плюс отдельно можно приобрести модули VXModel и VXInspect.

1. VXelements – универсальная платформа, объединяющая все важнейшие элементы и инструменты в рамках удобной для пользователя, простой и оптимизированной рабочей среды.
2. VXmodel – ПО для реверс-инжиниринга. Преобразует данные 3D-сканирования для использования во всех распространенных программах САПР или .
3. VXinspect – программное обеспечение для контроля качества.

II. ПО для подготовки моделей к 3D-печати

Materialise Magics: 3D-моделирование на основе САПР и данных 3D-сканирования

Универсальное решение предлагает компания , разработавшая специально для профессионалов аддитивного производства программный продукт Magics . Он позволяет с высокой скоростью и точностью создавать отдельные слои компонентов на основании трехмерных данных из САПР либо данных 3D-сканирования. Magics обеспечивает полный цикл – от импорта данных (в STL и другие форматы) и анализа качества до создания поддержек, подготовки платформы и постобработки.

Преимущества программного обеспечения Materialise Magics:

• быстрота, оптимизация и высокая надежность работы всех процессов;
• набор практических и эффективных решений для подготовки платформ, построение поддержек при использовании любых ;
• широкий функционал редактирования моделей (добавление логотипов, текстур, изображений);
• возможность производить сложные разрезы (например, со встроенными соединительными штырями), булевы операции и пр.;
• наличие обширной библиотеки практически на все модели оборудования с прописанными и настраиваемыми параметрами;
• анализ и исправление моделей (быстрое исправление, подготовка и оптимизация полигональной сетки с наилучшим сохранением текстуры, цвета и качества, анализ возможных проблем);
• широкий набор инструментов для проведения бизнес-процессов аддитивного производства;
• интуитивный, легко настраиваемый интерфейс с техподдержкой от разработчика на русском языке.

Что входит в состав Magics

1. Базовый модуль RP . Имеет широкий набор специальных функций для редактирования моделей, работает с большим количеством форматов импортируемых файлов. Быстро, точно и геометрически правильно исправляет ошибки загруженных файлов. Сохраняет оригинальный цвет, текстуры и фактуры объектов после «лечения» загруженных файлов в зависимости от настроек. Осуществляет удобную настройку процессов на всех этапах подготовки к печати.
2. 12 дополнительных модулей для выполнения специфических функций. К примеру, Magics Import Module обеспечивает импорт множества различных форматов; Magics Structures Module позволяет проектировать и печатать ячеистые структуры и слои; Magics Slice Module служит для передачи объектов на уровне слоев деталей в форматах CLI, F&S, SLC, SSL; Volume Support Module и Tree Support Module представляют собой наборы поддержек, и так далее.
3. Отдельный базовый модуль 3-matic предназначен для моделирования деталей в STL-формате (стандартная триангуляция). Он дает возможность выполнять топологическую оптимизацию на уровне микроструктуры, в том числе при помощи многих СAE-программ.

Поскольку используемое оборудование работает по методу структурированного подсвета, нужно учитывать, что черные поверхности поглощают свет, а глянцевые его отражают. Поэтому сканируемый объект необходимо предварительно очистить от загрязнений, а также нанести матирующий спрей при необходимости. Он облегчает и ускоряет процесс сканирования и при этом выступает в качестве грунтовки, т.е. позволяет обеспечить более ровную поверхность объекта. Покрытие легко снимается водой или спиртом. Однако, встречаются случаи, когда матирование исключено, например, при сканировании дорогих ювелирных изделий, с которых сложно будет удалить остатки средства.

Чтобы повысить точность результата, объект маркируется специальными точками на контрастном фоне, которые во время 3D-сканирования считываются в автоматическом режиме и используются для сшивания отдельных сканов.

2.Настройка устройства и выбор зоны сканирования

В зависимости от используемого оборудования возможно 3D сканирование объектов различной геометрической формы и габаритов (оборудование нашей студии позволяет работать с объектами размером от 3 см до 2 м). Для получения 3D скана максимального качества необходимо правильно выбрать «зону сканирования», подобрать удобное место для размещения сканера, а также провести калибровку оборудования после установки.

3.Всестороннее сканирование детали

Получение 3D скана объекта производится посредством его считывания с разных точек. Однако, в случае наличия глубоких отверстий, производится сканирования видимой области, а «невидимая» для 3D сканера часть достраивается вручную во время твердотельного моделирования. Процесс требует внимательности и скрупулёзного подхода – неверная установка, настройка оборудования, ошибка при передаче данных могут потребовать повторения всех действий.

4.Сшивание отдельных сканов в единую структуру

Сканирование и последующая сшивка кадров производятся в специальных программах, например, RangeVision ScanCenter и RangeVision ScanMerge. В процессе сшивки происходит также обработка полученных сканов, очистка от шумов, мусора и дыр.

Результатом проделанной работы на этом этапе является полигональная STL – модель, представляющая собой множество треугольников.

5.Обработка stl-модели

Процесс финишной обработки сканов является одним из наиболее трудоемких в 3D сканировании. Ведь от качества сшивки и постобработки напрямую зависит конечный результат. Полученную 3D модель в формате STL можно сразу же распечатать на 3D принтере.

6.Создание твердотельной модели

Если с моделью необходима работа в системе автоматизированного проектирования (САПР) требуется предварительно «отвердить» поверхность, например, используя программное обеспечение Geomagic Control X. В дальнейшем, полученную твердотельную модель можно редактировать в любой САПР (Компас, Solidworks, Design X и др.).

7.Создание дерева построений для 3D-модели

Для получения чертежа отсканированного объекта необходимо сначала создать дерево построений, представляющее собой графическое представление последовательности объектов, которые формируют готовое изделие: плоскости, сопряжения, пространственные кривые и другие элементы.

8.Изготовление чертежа

По итоговой модели изготавливается чертеж. При необходимости его дополняют разверткой либо контуром под резку лазером. Перед созданием чертежа выполняется материаловедческая экспертиза для выбора материала. Также он может подбираться конструктором, исходя из условий эксплуатации и назначения детали.

Заказать Вы можете, обратившись к специалистам компании Заниматика. В нашей студии есть все необходимое оборудование и программное обеспечение, чтобы достичь высокой точности моделей любой сложности. Обращайтесь!

Режим «3D-радар»

Новейшая версия Artec Studio предлагает новый режим «3D-радар» - индикацию дальности относительно объекта для большего удобства его 3D-оцифровки при использовании сканеров Eva, Space Spider или более ранних версий 3D-сканеров Artec. Программа Artec Studio помогает держать сканер на оптимальном от объекта расстоянии, в реальном времени отображая считываемые данные в зеленом цвете. Если вы поднесёте сканер ближе, то индикация станет жёлтой, и затем красной - если вы окажетесь слишком близко. При чрезмерном удалении от объекта вы увидите синий цвет проекции. Это очень удобный инструмент, как для новых, так и для опытных пользователей, обеспечивающий лучшие результаты работы со сканерами Artec.

Оптимальная текстура сырых данных для более эффективной проверки

В Artec Studio 13 оптимизирована визуализация первичных данных, чтобы упростить обработку сканов с текстурой. Улучшены цвета сырых данных таким образом, что теперь качество считывания можно оценить довольно просто даже до склейки сканов.

Ускоренная глобальная регистрация

Алгоритм «Глобальная регистрация» теперь не только работает на 100% быстрее, но и стал еще более мощным! Теперь, благодаря этому, легко работать даже со сложными объектами.

Умный 3D-рендеринг

Artec Studio автоматически определит характеристики вашего компьютера. В случае нехватки мощности умный режим 3D-рендеринга не станет перегружать ОЗУ вашего компьютера. Во время вращения 3D-модели Artec Studio будет отображать её в виде облака точек. А как только вы остановите вращение, то снова увидите на экране полностью полигональную сетку. Благодаря этому режиму можно быстро вращать высококачественные 3D-модели даже на планшете.

Теперь можно проверить качество регистрации всего за несколько секунд и получить лучшие результаты значительно быстрее. Благодаря оптимизированному режиму Max Error больше не нужно проверять сканы вручную, так как кадры, требующие более пристального внимания, для вашего удобства выделяются автоматически.

Интерфейс Artec Studio стал еще проще. Одна кнопка переключает базовый интерфейс на полнофункциональный, предлагающий все продвинутые инструменты. А для тех, кто привык пользоваться 3D-навигацией, мы предусмотрели и такую возможность. Всё для того, чтобы работать с 3D-моделями стало ещё проще.