Технология 3D-сканирования известна в современной науке уже достаточно давно, но в последние годы ее популярность резко выросла. Сейчас трехмерные принтеры и сканеры используются не только в сфере искусства и творчества, но и в достаточно серьезных отраслях: промышленном производстве, разработке городских архитектурных комплексов, создании кинематографии и разработке игровых приложений. Давайте подробнее рассмотрим одно из наиболее перспективных направлений в трехмерных технологиях – сканирование структурированным светом.
Как работает структурированный свет
Технология структурированного сканирования предусматривает применение всего одного источника излучения, направляющего на требуемый объект ряд четких линий. Каждый из световых потоков сразу контролируется камерой или несколькими видеокамерами. Именно в таких технологических особенностях заключаются все отличия между лазерным сканером с лазерным лучом и структурированным светом.
Оборудование для работы со структурированным светом используется уже много десятилетий, хотя самые первые модели достаточно долго адаптировались к полноценному применению. Уже в конце прошлого века компьютерные технологии и мощные камеры сделали сканирование со структурированным светом наиболее практичным и многофункциональным решением для научных лабораторий, частных предприятий и любительских пользователей.
Простота работы сканера со структурированным светом и точность полученных результатов обеспечили высокую популярность данной технологии в различных сферах промышленности и производства. Учитывая практический опыт, устройства со световой обработкой активно используются для решения следующих задач:
- Обратное воспроизведение процесса технологической разработки и сборки объектов.
- Высокоточное измерение размеров всевозможных технологически сложных деталей.
- Детальное документирование объектов культурного, архитектурного и исторического наследия.
- Запись механизмов движения реалистичных объектов для создания игровых приложений с элементами дополненной реальности.
- Оперативное измерение объемов человеческого тела для изготовления предметов гардероба и оптимизации продаж одежды.
- Организация автоматизированного оптического контроля на сложных производственных линиях.
Чем структурированный свет отличается от остальных технологий сканирования
Сканирование трехмерным структурированным светом – один из наиболее популярных методов обработки объектов в научных, коммерческих и частных задачах. Пользователи ценят технологическую простоту и возможность адаптации методики для любых целей, а также замечательный баланс затраченных материалов при превосходном результате. Специалисты в области трехмерных технологий и современного оборудования отмечают несколько преимуществ при работе со светом:
- Структурированный свет наиболее точный, среди всех видов излучения. Аналогичные методы времени пролета базируются на отрезке времени, которое потребуется для отражения каждого светового потока от поверхности объекта. Данная технология также включает сканирование и регистрацию специальными датчиками. У различных трехмерных технологий есть отдельная сфера использования, но многим из них часто приходится ограничиваться небольшой точностью за счет высокой скорости.
- Световой поток гораздо быстрее, в отличие от лазера. Если рассматривать стационарные и переносные устройства, пользователям приходится выбирать между технологией лазерного сканирования и работы со светом. На практике показана очевидная эффективность данных технологий, но скорость создания модели будет существенно отличаться. При работе со стандартным лучом лазера объект может обрабатываться в различных точках, позиция которых воспринимается видеокамерами. Соответственно, для получения полной картины всю процедуру необходимо повторить значительное количество раз. В случае работы со структурированным светом камера воспринимает всю информацию одновременно, потому что на обработку всего объекта потребуется всего несколько минут.
- Принтер со структурированным мощным светом легко превращается в портативное мобильное устройство. Новейший виток в развитии оборудования позволил создать компактные сканеры. Это небольшие портативные устройства, которые можно устанавливать в любых условиях.
При работе со сканерами со структурированным светом пользователям следует быть готовыми к некоторым технологическим особенностям и издержкам. Как и ряд остальных трехмерных технологий для сканирования объемных объектов, обработка с применением структурированного света бывает достаточно трудоемкой и затратной по ресурсам, если не работать в идеальных условиях производства.
Если предстоит сканирование объектов с заметными тенями или в условиях с дополнительными источниками светового излучения, весь алгоритм сканирования будет нарушен. Это приведет к получению неудовлетворительного результата. Основным источником поступающей информации в процессе сканирования становится отражение падающего потока света на рабочий объект, поэтому любые неожиданные изменения освещения могут создать ряд дополнительных трудностей.
Полноценно отсканировать полностью прозрачные или наполовину прозрачные поверхности получается не всегда. Работа с такими объектами может привести к утрате некоторых деталей объекта и нарушении всей конфигурации модели. Чтобы исключить подобные неудобства, рекомендуется использовать односторонние устройства для рассеивания световых искажений между световым потоком и деталью рабочего объекта. Если в модели есть небольшая полупрозрачная поверхность, ее следует покрыть цветным лаком, что обычно помогает устранить все дополнительные сложности.
