3D-сканирование и 3D-моделирование становятся все более востребованными инструментами. По отдельности они обладают огромным потенциалом, но их совместное использование открывает безграничные возможности для инженеров, дизайнеров, художников, архитекторов и многих других специалистов. Поэтому стоит изучить особенности применение современной технологии 3D-сканирования при создании моделей, которые могут в дальнейшем использоваться для 3D-печати и другой работы с полученной информацией.
Что такое 3D-сканер, и зачем он нужен
3D-сканер представляет собой устройство, которое анализирует физический объект или окружение для сбора данных о его форме и размере. Результатом сканирования является облако точек или полигональная сетка, которые представляют собой цифровую копию реального объекта. Основные преимущества использования 3D-сканера:
- быстрое получение цифровой копии сложного объекта, на ручное моделирование которого ушли бы часы или дни;
- высокая степень соответствия цифровой модели реальному прототипу;
- возможность воссоздать детали, чертежи которых утеряны, или модифицировать существующие изделия.
Это наиболее простой и эффективный способ получить реальные размеры и форму даже самого сложного объекта. Поэтому наличие сканера является обязательным условием для тех, кто проводит 3D-моделирование и ему требуется получать реальные параметры уже имеющихся объектов.
Зачем объединять 3D-сканирование и моделирование
Хотя 3D-сканер создает цифровую копию, полученные данные редко бывают готовы к немедленному использованию. Здесь на помощь приходит 3D-моделирование. Их совместное использование позволяет получить
- Основные причины для использования 3D-сканера при моделировании объектов:
- Очистка и оптимизация данных. Сканы часто содержат шум, артефакты, лишние полигоны или отверстия. Программы для 3D-моделирования позволяют исправить эти недочеты.
- Создание новой, более чистой и оптимизированной сетки поверх отсканированной модели. Это критически важно для анимации, игр или дальнейшей точной модификации объекта.
- Модификация и кастомизация. Позволяет произвести изменение формы, добавление новых элементов, создание вариаций на основе отсканированного объекта.
- Обратное проектирование. Представляет собой воссоздание модели на основе скана для производства, анализа или улучшения существующей детали.
- Создание параметрических моделей. Заключается в преобразование сетки скана в интеллектуальную параметрическую модель, где размеры и элементы можно легко изменять.
- Добавление деталей, которые невозможно отсканировать. К ним относятся внутренние полости, очень мелкие элементы или создание художественных дополнений.
Использование сканера позволяет получить тот показатель точности при создании готовых моделей, которого невозможно добиться другими методами.
Основные этапы
Рабочий процесс зависит от поставленной задачи, однако основные его этапы практически не отличаются:
- Подготовка объекта и сканирование. Для этого нужно тщательно очистить объект от пыли и грязи. Если поверхность бликует, слишком темная или прозрачная, ее может потребоваться покрыть матирующим спреем или тальком. В некоторых случаях для этих целей применяется грунтовка нейтрального оттенка.
- Выбор сканера и настроек. Необходимо использовать подходящий тип сканера в зависимости от размера, детализации объекта и требуемой точности. Это может быть лазерный, структурированный свет или фотограмметрия.
- Сканирование. Непосредственный процесс сканирования, который может нескольких проходов с разных ракурсов для полного охвата объекта.
- Обработка данных сканирования. Для этого используется специальное программное обеспечение. Включает в себя сшивку нескольких сканов в один объект для последующей обработки, создание полигонной сетки, удаление шума, лишних полигонов и заполнение отверстий. Также может потребоваться уменьшение количества полигонов для облегчения работы с моделью, если исходная сетка слишком плотная.
- Сохранение модели в удобной для дальнейшей работы формате.
- Использование модели в качестве шаблона. Отсканированная модель служит точным шаблоном, поверх которого можно создать новую геометрию. Это особенно актуально для органических моделей или деталей со сложной кривизной.
- Прямая модификация. В специальных программах можно напрямую скульптить, изменять и дорабатывать отсканированную сетку.
- Обратное проектирование. Отсканированный объект может использоваться как основа для построения твердотельной параметрической модели. При этом используются ключевые поверхности, создаете эскизы на плоскостях, выровненных по скану.
- Комбинирование. Заключается в добавлении к скану новых, смоделированных с нуля элементов, или встраивание отсканированной части в более крупный проект.
- Финализация и экспорт. После завершения моделирования можно текстурировать модель, подготовить ее для 3D-печати, рендеринга, анимации или использования в приложениях.
Некоторые этапы процедуры могут быть упущены. Однако в целом процедура моделирования на основе отсканированного объекта является достаточно сложным процессом, который требует использования специального программного обеспечения.
Что нужно знать
Важные моменты и возможные сложности:
- качество исходного скана напрямую влияет на сложность и результат последующего моделирования;
- объекты с большим количеством мелких деталей, глубокими полостями, блестящими или прозрачными поверхностями могут быть сложны для сканирования и обработки;
- разные задачи требуют разного ПО;
- эффективная работа требует знаний в области 3D-сканирования и 3D-моделировании.
Использование 3D-сканера с последующим моделированием широко применяется в инженерии, дизайне продуктов, искусстве, медицины, игровой индустрии и других сферах.
