Возникновение и активное развитие технологии трехмерного лазерного сканирования пришлось на вторую половину прошлого века. Официально первая модель сканера появилась в 60-х годах, но этот образец обладал ограниченным набором функций. Именно поэтому для получения желаемого результата мастерам приходилось потратить немало времени и сил.
Как развивалась технология трехмерного сканирования
Уже к концу прошлого века конфигурация и функционал сканирующего оборудования существенно изменились. В моделях появились мощные источники белого светового излучения, специальные лазеры и источники затемнения. Такие новшества позволили обеспечить оптимальный захват для рабочего объекта или пространства.
Приблизительно в этот же момент возникли контактные датчики, которые обеспечивают эффективную обработку поверхности объектов с твердой структурой. В дальнейшем такой подход оказался недостаточно быстрым и результативным, поэтому инженеры стали активно внедрять современные оптические технологии. В зависимости от способа соприкосновения с объектом в зоне охвата, оптические технологии работают по-разному принципу:
- Захват конкретной запрограммированной площади поверхности пространства или объекта.
- Работа с отдельными точками. Данный способ оказался наиболее медленным и неэффективным.
- Наиболее быстрый и результативный способ – полостной. Технология охватывает сразу несколько точек, которые проходят полосами по всей поверхности предмета.
Технология трехмерного лазерного сканирования представляет интерес не только для сотрудников промышленных предприятий или дизайнерских бюро, но и для более современных сфер производства: киноиндустрии, разработки игровых приложений, городского строительства, коммунального хозяйства. Многие компании к этому моменту уже занялись разработкой собственного трехмерного сканера. Частые разработчики уже могли предлагать модели, способные в точности передавать цвета и параметры объектов.
Современные технологии трехмерного сканирования
На данном этапе развития технологии лазерного трехмерного сканирования существует всего два типа технологий: контактное и бесконтактное взаимодействие с объектом или пространством. Каждый из указанных способов имеет собственные преимущества и недостатки. Давайте подробнее познакомимся с каждой технологией, чтобы понять функциональные возможности и оценить эффективность.
Чем отличается контактное трехмерное сканирование
Данная технология предусматривает непосредственное физическое соприкосновение специального модуля с поверхностью рабочего объекта или пространства. В зависимости от особенностей технологии, контактный модуль может быть в разном исполнении:
- Динамический механизм со специальными угловыми индикаторами;
- Подвижная каретка со статическим измерительным датчиком, который находится перпендикулярно относительно к предмету или пространству;
- Комбинированный вариант, который представляет сочетание двух вышеуказанных механизмов.
Чтобы получить желаемый результат, следует четко соблюдать все параметры рабочего пространства. Контактные трехмерные сканеры можно использовать в условиях с максимально упрощенной геометрией объектов. Если предстоит сканирование предмета со сложной детализацией, то контактное сканирование потребует слишком много времени и не даст желаемого результата. Проследите за тем, чтобы поверхность рабочего пространства была достаточно твердой.
Почему выбирают бесконтактное сканирование
Бесконтактные сканеры могут работать в активном или пассивном режиме. Активные трехмерные сканеры создают волновой импульс. В качестве сигнала используется световой поток, лазерный луч, рентгеновские лучи или ультразвук. Отдельные модели создают сеть из белоснежного света на предмете, подлежащем обработке. Такой подход используется совершенно неслучайно, потому что некоторое искажение в процессе проекции приносит дополнительные сведения для алгоритмов устройства.
Пассивные бесконтактные трехмерные сканеры работают без активного излучения, а в качестве рабочей среды используют окружающее освещение и анализируют поступающее отражение от объекта. По сути, пассивные модели работают по аналогии с фотоаппаратом или видеокамерой, но со специальным программным обеспечением, способным сводить все сведения в единый информационный поток.
Существует огромное количество пассивных трехмерных сканеров, работающих с разными технологиями: время пролета, триангуляция, ручной лазерный или бесконтактный пассивный вариант.
Сканер с технологией времени пролета
Данное устройство входит в категорию активного оборудования и использует лазерный луч в качестве рабочего импульса. Измерительным устройством выступает специальный времяпролетный дальномер с лазерным измерением. Сканер отправляет в сторону зафиксированного предмета мощный счетчик и отсчитывает время, когда запущенный луч сможет отразиться от поверхности рабочего пространства. После завершения всех измерений расстояние до точки поверхности объекта вычисляется на основании значений скорости света.
Триангуляционная модель
Рабочим элементом выступает лазерный луч. В процедуре сканирования участвует излучатель, видеокамера и точки на поверхности предмета. Излучатель с лазером отправляет поток к поверхности, а видеокамера отмечает участки падения точек. Ускорить процесс сканирования позволяет лазерная полоса.
Ручной лазерный сканер
Оборудование использует технологию триангуляции. В роли индикатора выступает устройство со связью или детектор с высокой координатной восприимчивостью. Передвижение оборудования фиксируется с помощью средств наружного слежения. Обычно это несколько камер, которые отмечают перемещение сканера в объемном пространстве. Все видеокамеры оснащаются специальными чувствительными фильтрами для улучшения качества полученной информации.
