Лазерное и 3D сканирование

Как лазерные и 3D сканеры создают цифровые копии реальности

Вы когда-нибудь задумывались, как можно перенести трехмерный объект из реального мира в цифровой? Как можно сохранить и воссоздать форму, размер, цвет и текстуру любого предмета, будь то здание, машина, скульптура или человек? Это возможно благодаря технологии лазерного и 3D сканирования, которая позволяет создавать виртуальные копии трехмерных объектов с высокой точностью и детализацией.

Что такое лазерное и 3D сканирование и как оно работает?

Лазерное и 3D сканирование — это процесс измерения и захвата трехмерной геометрии физического объекта или среды с помощью лазерного луча или другого источника света. Сканер излучает луч света, который отражается от поверхности объекта и возвращается к датчику сканера. Измеряя время, угол и интенсивность отраженного света, сканер определяет расстояние и положение каждой точки на поверхности объекта. Повторяя этот процесс множество раз, сканер создает облако точек, которое представляет собой набор координат в трехмерном пространстве, соответствующих точкам на поверхности объекта. Облако точек может быть обработано с помощью специального программного обеспечения, чтобы преобразовать его в трехмерную модель, которая может быть визуализирована, редактирована, печатана или использована для других целей. Очень часто данные 3D сканирования используют в риалтайм визуализации, например для создания промышленных тренажеров и симуляторов. В этом случае еще потребуется ПО 3D визуализации. Одним из прекрасных примеров такого софта, с которым мы много и активно работаем, является российская платформа 3D визуализации Unigine. Полностью российская разработка, что принципиально важно в условиях западных санкций и взятого нашей страной курсе на импортозамещение.

Существуют разные типы лазерных и 3D сканеров, которые отличаются по принципу работы, дальности действия, точности, скорости и стоимости. Некоторые из них перечислены ниже:

• Триангуляционные сканеры. Это сканеры, которые используют лазерный луч и камеру, расположенные под определенным углом друг к другу, для измерения расстояния до точек на поверхности объекта. Такие сканеры обычно имеют высокую точность и скорость, но ограниченную дальность действия. Они подходят для сканирования небольших и средних объектов, таких как детали машин, ювелирные изделия, статуэтки и т.д. Примером такого сканера является Artec Eva, который может сканировать объекты размером от 0,1 до 4 метров с точностью до 0,1 мм и скоростью до 16 кадров в секунду.

• Времяпролетные сканеры. Это сканеры, которые используют лазерный луч и датчик, расположенные на одной оси, для измерения времени, которое требуется лучу света, чтобы дойти до объекта и вернуться обратно. Такие сканеры обычно имеют низкую точность и скорость, но большую дальность действия. Они подходят для сканирования больших и удаленных объектов, таких как здания, сооружения, ландшафты и т.д. Примером такого сканера является Leica ScanStation P50, который может сканировать объекты на расстоянии до 1 километра с точностью до 3 мм и скоростью до 1 миллиона точек в секунду.

• Структурированные световые сканеры. Это сканеры, которые используют не лазерный луч, а сложный узор из световых полос, который проецируется на поверхность объекта. Камера, расположенная под определенным углом к источнику света, захватывает изображение узора, который искажается из-за неровностей поверхности. По этому изображению сканер определяет форму и положение точек на поверхности объекта. Такие сканеры обычно имеют среднюю точность и скорость, и среднюю дальность действия. Они подходят для сканирования средних и больших объектов, таких как люди, животные, мебель и т.д. Примером такого сканера является Microsoft Kinect, который может сканировать объекты на расстоянии до 4,5 метров с точностью до 2 мм и скоростью до 30 кадров в секунду.

Зачем нужно лазерное и 3D сканирование?

Лазерное и 3D сканирование имеет множество применений в разных областях деятельности, таких как:

• Промышленность. Лазерное и 3D сканирование позволяет получать актуальную и точную информацию о производственных объектах и технологических конструкциях, которые могут быть утеряны, повреждены или изменены со временем. Это помогает в реконструкции, модернизации, контроле качества и оптимизации процессов. Также лазерное и 3D сканирование используется для обратного проектирования, то есть создания цифровых моделей по готовым изделиям, которые могут быть улучшены, воспроизведены или адаптированы для новых целей. Например, с помощью лазерного и 3D сканирования можно создать цифровую модель нефтеперерабатывающего завода, которая может быть использована для анализа его состояния, планирования ремонта, устранения неисправностей, симуляции аварийных ситуаций и т.д.

• Сохранение культурного наследия. Лазерное и 3D сканирование помогает сохранять и восстанавливать исторические и культурные памятники, которые подвержены разрушению и утрате. С помощью лазерного и 3D сканирования можно создавать цифровые копии зданий, сооружений, артефактов, произведений искусства и т.д., которые могут быть использованы для реставрации, консервации, изучения и популяризации. Также лазерное и 3D сканирование позволяет создавать виртуальные музеи и экскурсии, которые доступны для широкой аудитории через интернет или виртуальную реальность. Например, с помощью лазерного и 3D сканирования можно создать цифровую модель Колизея, которая может быть использована для демонстрации его истории, архитектуры, культуры и т.д.

• Медицина. Лазерное и 3D сканирование помогает в диагностике, лечении и профилактике различных заболеваний и травм. С помощью лазерного и 3D сканирования можно создавать точные цифровые модели частей тела человека, таких как кости, суставы, зубы, органы и т.д., которые могут быть использованы для анализа, планирования, имплантации, протезирования и реабилитации. Также лазерное и 3D сканирование используется для обучения и тренинга медицинского персонала, а также для создания симуляторов и манекенов. Например, с помощью лазерного и 3D сканирования можно создать цифровую модель сердца, которая может быть использована для изучения его анатомии, физиологии, патологии и т.д.

• Образование и развлечение. Лазерное и 3D сканирование позволяет создавать образовательные и развлекательный контент, который делают обучение более интерактивными и интересным. С помощью лазерного и 3D сканирования можно создавать симуляторы и виртуальную реальность, которые позволяют погрузиться в изучаемую тему и почувствовать ее на собственном опыте. Например, с помощью лазерного и 3D сканирования можно создать виртуальную экскурсию по историческим памятникам и монументам.

• Искусство и культура. Лазерное и 3D сканирование может быть использовано для сохранения и распространения искусственного и культурного наследия человечества. С помощью лазерного и 3D сканирования можно снимать и воспроизводить произведения искусства, архитектуры, музыки, литературы и т.д. с высокой точностью и детализацией, а также создавать новые формы художественного выражения и коммуникации. Например, с помощью лазерного и 3D сканирования можно создать цифровую модель Монны Лизы, которая может быть использована для изучения ее истории, стиля, техники и т.д.

Как заказать лазерное и 3D сканирование?

Вы можете обратиться в Лабораторию интерактивной графики United 3D Labs, которая предоставляет услуги лазерного и 3D сканировании различных объектов. В нашей компании работают опытные специалисты по сканированию, моделированию и визуализации. Мы с удовольствием выполним:

• Лазерное и 3D сканирование промышленных объектов и технологических конструкций, которые могут быть использованы для реконструкции, модернизации, контроля качества и оптимизации процессов, а также для обратного проектирования, имитационного моделирования и BIM решений.

• Сканирование исторических и культурных памятников, данные которого которые могут быть использованы для реставрации, консервации и изучения сооружений, а также для создания виртуальных музеев и экскурсий.

• Лазерное и 3D сканирование в образовательных и развлекательных целях. Результаты сканирования могут быть использованы для обучения, развития, искусства и культуры, научных исследований и т.д.

Если вы хотите заказать лазерное и 3D сканирование, вы можете связаться с United 3D Labs по телефону или электронной почте. Мы будем рады обсудить с вами вашу задачу и предложить оптимальное решение. С United 3D Labs вы получите точное лазерное и 3D сканирование, высококачественные 3D модели и отличную риалтайм визуализацию.