Иногда модель проще не рисовать, а снять с реального предмета. Сломалась пластиковая деталь от старой техники, нужна копия скульптуры или точная форма ноги для ортеза — во всех этих случаях на помощь приходит 3D-сканирование. Рассказываем, какие бывают сканеры, что можно отсканировать телефоном и почему скан почти никогда не печатается «как есть».
Фотограмметрия: модель из фотографий
Самый доступный способ — фотограмметрия. Предмет фотографируют со всех сторон, обычно от 50 до нескольких сотен снимков с перекрытием. Программа находит на них одинаковые точки, вычисляет положение камеры для каждого кадра и восстанавливает облако точек, а из него — сетку с текстурой.
Для фотограмметрии подходит любой фотоаппарат или смартфон. Из программ популярны бесплатные Meshroom и RealityScan, а также профессиональные RealityCapture и Metashape. Метод отлично работает с крупными объектами — от статуй до зданий, но не любит блестящие, прозрачные и однотонные поверхности: программе не за что «зацепиться».
Структурированный свет
Структурированный свет даёт большую точность. Проектор выводит на предмет полосы или сетку, а камера, стоящая под углом, видит, как узор искривляется на рельефе. По этим искажениям вычисляется форма поверхности с точностью до десятых или даже сотых долей миллиметра.
На этом принципе работают настольные и ручные сканеры. Ручными водят вокруг предмета, и программа на лету склеивает кадры. Сканирование занимает минуты, а результат подходит для реверс-инжиниринга деталей. Блестящие поверхности перед сканированием матируют специальным спреем.
Лазерные и ToF-сканеры, лидар в телефоне
Лазерные сканеры проецируют линию или крест и по их смещению строят профиль поверхности. Промышленные метрологические системы с лазером дают точность в микроны и используются для контроля деталей на производстве.
Совсем другой класс — датчики глубины и лидары. Они измеряют время полёта света до каждой точки. Лидар есть во многих смартфонах и планшетах: его хватает, чтобы быстро снять комнату, мебель или человека в полный рост, но для мелких деталей точности недостаточно.
Какой способ выбрать
От скана к печати
Сырой скан — это плотная сетка из миллионов треугольников с дырами в местах, куда сканер не заглянул, и шумом на краях. Перед печатью её нужно подготовить:
- Закрыть дыры и сделать сетку замкнутой. Принтеру нужен «водонепроницаемый» объём.
- Упростить сетку до разумного числа треугольников: миллионы полигонов не добавят детализации, но замедлят всё вокруг.
- Задать масштаб. Фотограмметрия не знает реальных размеров. Положите в кадр линейку или предмет известной длины.
- Для механических деталей скан обычно используют как подложку: по нему заново строят точную CAD-модель с правильными отверстиями и плоскостями. Это и называется реверс-инжинирингом.
Для очистки и упрощения подходят бесплатные MeshLab и Blender. Многие сканеры поставляются со своим ПО, которое делает это автоматически.
Для копии декоративного предмета скана достаточно. Для детали, которая должна стыковаться с другими, скан — это начало работы, а не готовая модель.
Есть скан для печати?Загрузите STL или GLB — проверим, замкнута ли сетка, и посчитаем цену.
Загрузить модельИсточники
Иллюстрации
- Обложка — Jorma Palmén, CC BY-SA 4.0
- Сканер структурированного света DAVID SLS-2: проектор и камера на одной штанге — Creative Tools, CC BY 2.0
- Камера глубины Intel RealSense D435 — Marc Auledas, CC BY-SA 4.0
3D-печать по фотоПришлите фото — AI-генератор построит 3D-модель по фотографии, а мы напечатаем её пластиком или смолой. Можно и без фото: опишите предмет...
Подробнее и цены