Программное обеспечение для 3d сканирования. Сборка сканов и глобальная регистрация

Каждый 3D-сканер, представленный на рынке, генерирует в процессе работы миллионы математических строк, координат и данных, в которых человеку без специального программного обеспечения не разобраться. Программа выполняет сложнейший объем работы: получает данные от сканера, обрабатывает их, корректирует и модернизирует, преобразовывает в удобный формат для вывода. Поэтому при покупке 3D-сканера сразу задумайтесь о приобретении пакета подходящего ПО. Полный каталог вы найдете на странице https://cybercom.ru/catalog/3d-software/ .

Помощь в сканировании

Первоначальная настройка сканера, установка основных параметров, прием первичных данных и их простейшая обработка - этим занимаются программы первого круга. Лидером в этом отношении считается Artec Studio. Комплекс пользуется популярностью среди начинающих специалистов, поскольку обладает простым и понятным интерфейсом. Тем не менее, у него широкий функционал, которого хватит для работы с любым устройством.

Обработка результатов

Итак, у вас есть первичный 3D-скан объекта, с которым пока невозможно работать. Для начала его необходимо обработать. Этим занимаются программы второго круга, которые преобразовывают сырые данные в редактируемые модели. Такие решения проектирует компания 3D Systems. У нее есть несколько интересных экземпляров:

• Geomagic Design X. Программа занимается созданием параметрических CAD-моделей, в считанные секунды преобразуя полученные сканы. CAD-моделирование выходит на новый уровень.

• Geomagic for SOLIDWORKS. Комплекс преобразовывает отсканированный объект в твердотельный цифровой прототип для последующей работы в среде SolidWorks.

• Geomagic Wrap. Простейшее и самое дешевое решение из представленных. Хорошо подойдет тем, кому не нужно решать сложных производственных задач.

Подготовка к печати

Сегодня сканеры неразлучны с 3D-принтерами. Первые захватывают физические свойства объектов, а вторые переносят улучшенные модели и прототипы в реальность. Но для их нормального функционирования нужен мощный пакет ПО. Внимания заслуживают следующие:

• Magics RP. Универсальная программа, работающая с форматом STL. Поможет подготовить заготовку к печати, устранить ошибки, подскажет лучшее решение.

• Mimics. Специализированный пакет, нашедший применение в медицине. Помогает обрабатывать данные МРТ, КТ и других медицинских аппаратов. Создает высокоточные модели человеческого организма для дальнейшей передачи лечащему врачу.

Узнать подробнее о технологиях 3D-сканирования, современных 3D-принтерах и сопутствующем ПО предлагает компания Cybercom. Информация доступна на официальном сайте

Приступая к обзору программного обеспечения для трехмерного моделирования и проектирования, необходимо очертить две глобальные задачи, на решение которых оно нацелено:

• обработка данных 3D-сканирования и моделирования;
• подготовка моделей к 3D-печати.

В этой статье мы рассмотрим основные функциональные возможности и преимущества программных продуктов, представляемых на российском рынке компанией iQB Technologies .

I. ПО для обработки данных 3D-сканирования

Важно понимать, что сам по себе процесс сканирования – только первый этап работы, это просто сбор «сырой» информации. Чтобы получить конечный результат, мы должны обработать данные сканирования с помощью специализированного ПО.

Задача программного обеспечения этого типа – создание виртуальной трехмерной копии физического объекта для ее последующего использования в системах автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAD/CAM/CAE).

После того как сканирование выполнено, полученные данные обрабатываются в программных продуктах. 3D-сканеры представляют данные в виде облака точек, а современные модели – в виде полигональных моделей (точек, которые сшиваются между собой методом триангуляции). С помощью ПО можно устранить ошибки в отсканированной модели, создать набор NURBS-поверхностей, спроектировать полноценные параметрические твердотельные модели, проанализировать возможные изменения и погрешности, провести исследования, сравнительный анализ, а также контроль размеров и качества физического объекта.

Результаты 3D-сканирования и создания CAD-модели в ПО Geomagic Design X

3D-сканирование и, соответственно, обработка полученных данных решает следующие задачи :

• контроль геометрии (в том числе геометрический контроль в процессе эксплуатации для измерения износа, входной и выходной контроль изделий);
• обратное проектирование (для восстановления и/или оптимизации формы объекта, обратный инжиниринг и построение CAD-модели);
• для реконструкции или перепланировки зданий, сооружений, объектов;
• проверка на собираемость;
• создание цифровых архивов.

На производстве 3D-сканирование применяется прежде всего для обратного проектирования (reverse engineering) и контроля геометрии.

• наличие сценариев макросов для автоматизации процессов;
• самый простой способ сохранить, преобразовать текстуру и фактуру поверхности, в том числе и в карту текстуры;
• инновационная возможность преобразования скрученных поверхностей в плоские для их измерения, моделирования текстуры и фактуры, создания 2D-эскизов;
• простой и оперативный способ создать из области точек 3D-модель для печати;
• поддержка всех трехмерных цифровых преобразователей, камер и сканеров формата XYZ/ASCII и обработка упорядоченных и неупорядоченных данных поверхностей и объемов.

Geomagic Control X: мощный софт для контроля геометрии

Гибкий программный продукт для выявления и решения проблем в области контроля качества, предлагающий многофункциональные и интуитивно понятные инструменты измерения, управления и анализа.

Непосредственная задача ПО – сравнение данных эксплуатационного изделия с эталонной моделью и составление полноценных отчетов в удобном формате. Процесс формирования отчетности может быть автоматизирован, а полученными данными легко обмениваться со всеми участниками проекта. Control X позволяет значительно повысить показатели предприятия при выполнении контроля качества продукции.

Control X – это:

• возможность сравнения полученных данных как с эталоном, так и с другими данными;
• контроль и анализ полученной информации в сравнении как с эталоном, так и с другими данными;
• настраиваемые выгружаемые отчеты, с возможностью автоматизации контроля;
• поддержка данных, полученных не только с помощью 3D-сканирования, но и другими способами;
• поддержка большого количества форматов, что позволяет контролировать и анализировать данные из различных источников;
• интуитивно понятный интерфейс.

Geomagic Design X: новые возможности работы в САПР

Наиболее комплексное программное обеспечение для реверс-инжиниринга, начиная с данных 3D-сканирования до создания твердотельной параметризированной модели (CAD).

• возможность создания дерева построения САD-детали в наиболее распространенных международных САПР;
• воссоздание истории построения САD-детали в самых передовых САПР;
• быстрое воссоздание моделей по отсканированным данным;
• многообразие инструментов и алгоритмов для обработки данных.

Geomagic for SolidWorks: быстрый путь от физического объекта к рабочей среде CAD

Еще одно программное решение для реверс-инжиниринга с широким набором функций. Это набор программных инструментов, который обеспечивает расширенные возможности по использованию облаков точек и многоугольников в процессе проектирования. Представляет собой плагин, совместимый с популярными моделями 3D-сканеров и поддерживающий импорт стандартных форматов точечных и полигональных файлов.

Geomagic for SolidWorks – это:

• скоростная автоматизированная обработка облака точек;
• мощные инструменты выравнивания;
• автоматическая обработка поверхности;
• формирование поперечных сечений сеток;
• 3D-сравнение с анализом отклонений начального уровня;
• контроль отклонений на всех этапах проектирования;
• создание высококачественных твердотельных моделей;
• интеграция с промышленными 3D-сканерами для работы по прямой схеме «сканер - SolidWorks», включая FARO, Hexagon, Nikon, Vialux и Capture от 3D Systems;
• дружественный, интуитивно понятный интерфейс.

3D-сканеры Creaform: всё уже включено

В отличие от других производителей 3D-сканеров, поставляет свои устройства в комплекте с полностью интегрированным программным обеспечением VXelements, плюс отдельно можно приобрести модули VXModel и VXInspect.

1. VXelements – универсальная платформа, объединяющая все важнейшие элементы и инструменты в рамках удобной для пользователя, простой и оптимизированной рабочей среды.
2. VXmodel – ПО для реверс-инжиниринга. Преобразует данные 3D-сканирования для использования во всех распространенных программах САПР или .
3. VXinspect – программное обеспечение для контроля качества.

II. ПО для подготовки моделей к 3D-печати

Materialise Magics: 3D-моделирование на основе САПР и данных 3D-сканирования

Универсальное решение предлагает компания , разработавшая специально для профессионалов аддитивного производства программный продукт Magics . Он позволяет с высокой скоростью и точностью создавать отдельные слои компонентов на основании трехмерных данных из САПР либо данных 3D-сканирования. Magics обеспечивает полный цикл – от импорта данных (в STL и другие форматы) и анализа качества до создания поддержек, подготовки платформы и постобработки.

Преимущества программного обеспечения Materialise Magics:

• быстрота, оптимизация и высокая надежность работы всех процессов;
• набор практических и эффективных решений для подготовки платформ, построение поддержек при использовании любых ;
• широкий функционал редактирования моделей (добавление логотипов, текстур, изображений);
• возможность производить сложные разрезы (например, со встроенными соединительными штырями), булевы операции и пр.;
• наличие обширной библиотеки практически на все модели оборудования с прописанными и настраиваемыми параметрами;
• анализ и исправление моделей (быстрое исправление, подготовка и оптимизация полигональной сетки с наилучшим сохранением текстуры, цвета и качества, анализ возможных проблем);
• широкий набор инструментов для проведения бизнес-процессов аддитивного производства;
• интуитивный, легко настраиваемый интерфейс с техподдержкой от разработчика на русском языке.

Что входит в состав Magics

1. Базовый модуль RP . Имеет широкий набор специальных функций для редактирования моделей, работает с большим количеством форматов импортируемых файлов. Быстро, точно и геометрически правильно исправляет ошибки загруженных файлов. Сохраняет оригинальный цвет, текстуры и фактуры объектов после «лечения» загруженных файлов в зависимости от настроек. Осуществляет удобную настройку процессов на всех этапах подготовки к печати.
2. 12 дополнительных модулей для выполнения специфических функций. К примеру, Magics Import Module обеспечивает импорт множества различных форматов; Magics Structures Module позволяет проектировать и печатать ячеистые структуры и слои; Magics Slice Module служит для передачи объектов на уровне слоев деталей в форматах CLI, F&S, SLC, SSL; Volume Support Module и Tree Support Module представляют собой наборы поддержек, и так далее.
3. Отдельный базовый модуль 3-matic предназначен для моделирования деталей в STL-формате (стандартная триангуляция). Он дает возможность выполнять топологическую оптимизацию на уровне микроструктуры, в том числе при помощи многих СAE-программ.

Режим «3D-радар»

Новейшая версия Artec Studio предлагает новый режим «3D-радар» - индикацию дальности относительно объекта для большего удобства его 3D-оцифровки при использовании сканеров Eva, Space Spider или более ранних версий 3D-сканеров Artec. Программа Artec Studio помогает держать сканер на оптимальном от объекта расстоянии, в реальном времени отображая считываемые данные в зеленом цвете. Если вы поднесёте сканер ближе, то индикация станет жёлтой, и затем красной - если вы окажетесь слишком близко. При чрезмерном удалении от объекта вы увидите синий цвет проекции. Это очень удобный инструмент, как для новых, так и для опытных пользователей, обеспечивающий лучшие результаты работы со сканерами Artec.

Оптимальная текстура сырых данных для более эффективной проверки

В Artec Studio 13 оптимизирована визуализация первичных данных, чтобы упростить обработку сканов с текстурой. Улучшены цвета сырых данных таким образом, что теперь качество считывания можно оценить довольно просто даже до склейки сканов.

Ускоренная глобальная регистрация

Алгоритм «Глобальная регистрация» теперь не только работает на 100% быстрее, но и стал еще более мощным! Теперь, благодаря этому, легко работать даже со сложными объектами.

Умный 3D-рендеринг

Artec Studio автоматически определит характеристики вашего компьютера. В случае нехватки мощности умный режим 3D-рендеринга не станет перегружать ОЗУ вашего компьютера. Во время вращения 3D-модели Artec Studio будет отображать её в виде облака точек. А как только вы остановите вращение, то снова увидите на экране полностью полигональную сетку. Благодаря этому режиму можно быстро вращать высококачественные 3D-модели даже на планшете.

Теперь можно проверить качество регистрации всего за несколько секунд и получить лучшие результаты значительно быстрее. Благодаря оптимизированному режиму Max Error больше не нужно проверять сканы вручную, так как кадры, требующие более пристального внимания, для вашего удобства выделяются автоматически.

Интерфейс Artec Studio стал еще проще. Одна кнопка переключает базовый интерфейс на полнофункциональный, предлагающий все продвинутые инструменты. А для тех, кто привык пользоваться 3D-навигацией, мы предусмотрели и такую возможность. Всё для того, чтобы работать с 3D-моделями стало ещё проще.

Друзья, небольшое вступление!
Перед прочтением новости, позвольте пригласить вас в крупнейшее сообщество владельцев 3D-принтеров. Да, да, оно уже существует, на страницах нашего проекта!

Трёхмерная печать продолжает увеличивать своё влияние на российском рынке и сегодня 3d принтеры используются не только для распечатки сувениров, но и в сфере промышленности, медицины и даже производства деталей для механизмов. Однако разработчики трёхмерной печати не остановились на совершенствовании принтеров. Что делать, если ваш ребёнок хочет копию игрушки или вы желаете получить модель статуи Будды, которую увидели на картинке? Для этого были созданы 3d сканеры! Однако, чтобы пользоваться такими устройствами, необходимо найти качественное программное обеспечение. Мы предлагаем рассмотреть некоторые варианты программ для 3d сканеров.

Photomodeler Scanner

Одной из самых лучших программ для 3d сканирования является Photomodeler Scanner. Если вы нуждаетесь в профессиональном программном обеспечении, то данный вариант способен воссоздать практически идеальную модель. Photomodeler способен воссоздать целый 3d мир, который будет наиболее приближён к реальности. С помощью 3d принтера, сканера и этой программы вы сможете распечатать даже человека! Например, пользователь имеет возможность отсканировать человеческое лицо своего мужа или жены, и трёхмерная модель будет в точности соответствовать оригиналу.

Photomodeler Scanner

Процедура моделирования начинается с импортирования фотографий в созданный проект внутри программы. Единственное, что нужно будет вспомнить – это положение видеокамеры на момент снимка. Это нужно для того, чтобы как можно лучше вписать рассматриваемый объект в габариты, которые будут использоваться для проведения необходимых операций с потенциальной трёхмерной моделью. Затем обязательно нужно будет промаркировать опорные точки и связать их на всех возможных снимках объекта. Достоинствами программы являются следующие возможности:

• Создание графиков и схем
• Формирование плоскостей на протяжении определённых координат
• Расширения трёхмерной линии
• Поддержка маски с альфаканалом

Polygon Edition Tool

Для работы со сканерами компании Konica Minolta используют программу Polygon Edition Tool. С помощью этой программы можно сканировать, обрабатывать и экспортировать данные. Готовый файл занимает около 2 мегабайт памяти. С помощью Polygon Edition Tool пользователь имеет возможность экспортировать файлы с расширениями.stl, .dxf и всеми любимый.obj.

Polygon Edition Tool

Если вы являетесь поклонниками принтеров фирмы Konica Minolta, то можете смело устанавливать Polygon Edition Tool. Программа доступна для бесплатного скачивания. Основные функции программы:

• Возможность «сшивать» сканы. После сканирования программа формирует облако точек, расположенных в системе координат.
• Функция объединения этих точек в одну модель
• Последующее редактирование виртуального объекта
• Создание полигональных моделей и их редактирование
• Возможность проведения операций со структурами

Компания Creaform выпустила программу VxScan ещё в 2007 году, однако она до сих пор активно применяется в сфере трёхмерной печати. Её последняя версия (1.3) включает новые функции и возможности. В основном это программное обеспечение предназначено для сканеров Creaform HandyScan. Если вы решите приобрести одну из моделей этой фирмы, то продавец выдаст вам пакет программ VxScan. Отметим, что программа позволяет контролировать процесс сканирования в режиме реального времени. Также пользователь сможет не только обрабатывать данные, но и экспортировать их в формат.stl.

Одними из самых удобных и распространённых программ являются версии RapidForm. Если вы хотите найти качественную программу, которая подойдёт для любой модели принтера, то предлагаем рассмотреть вариант Rapid Form 2006, которая отличается универсальностью и простотой использования. С помощью такой программы пользователь сможет создать качественную модель на основе полигональной сетки. В свою очередь сетка создаётся на основе данных трёхмерного сканирования.

Простой и доступный интерфейс программы позволяет с лёгкостью редактировать изображение. Владелец 3d сканера получит возможность максимально быстро преобразовать облако точек в полноценную трёхмерную модель. Разделяют следующие программы RapidForm:

Rapidform XOS, которая является мощным инструментом для контроля сканирования объекта. С помощью XOS можно также обрабатывать изображения.

Rapidform XOR – одна из самых продвинутых и современных программ для 3d сканеров. Онj отлично подходит для обратного инжиниринга. С помощью ХOR пользователь имеет возможность создавать модели на базисе облака точек, которое образуется после сканирования. Мощность инструментов для моделирования не знает границ. Программа помогает создавать качественные прототипы сувениры, детали и так далее.

Ещё одним представителем Rapidform является XOV, который отлично подходит для контроля качества. Основная задача программы – сравнивать облако точек и полученную модель. Это позволяет увеличить уровень детализации во много раз.

Geomagic Studio

Ещё одна программа для профессионального моделирования и 3d сканирования – это Geomagic Studio. Она выполняет функции редактора, который способен проводить огромное количество операций для обработки отсканированной модели. Также программа позволяет работать с поверхностями NURBS. Как и все подобные программы, Geomagic способна экспортировать модели в различные форматы и проверять качество сканирования. После того, как работа устройства закончена, программа выдаёт все данные в виде отчёта. Благодаря контролю качества пользователь может получить практически идеальный результат.

Как мы уже отмечали, трёхмерная печать уже успела стать частью нашей жизни. Однако 3d сканеры позволяют дублировать уже готовые объекты, а это значит, что процесс моделирования можно ускорить в разы. Они позволяют воссоздать практически идеальную копию модели. Конечно же, подбор хорошего программного обеспечения очень важен. Чаще всего производители сканеров обеспечивают пользователя необходимым пакетом программ, но не всегда они оснащены всеми необходимыми инструментами.

Внешне кажется довольно простой - прибор подсветил изделие, и 3д изображение на экране компьютера готово. Однако на деле все оказывается немного сложнее. Процесс объемного сканирования можно разбить на следующие этапы:

1. Подготовка детали

К подготовке деталей относятся:

• разборка сложносоставного изделия на детали;
• очистка от грязи и ржавчины;
• матирование;
• нанесение меток.

Черные, блестящие и прозрачные поверхности требуют предварительной подготовки перед сканированием, иначе сканер их просто "не увидит". На предварительно очищенную поверхность наносят мелкодисперсный белый матирующий спрей. После сканирования спрей можно смыть водой, а остатки в труднодоступных местах снять спиртом.

Для наилучшей автоматической сшивки отдельных сканов на деталь наносятся маркеры — черные точки на клейкой основе, которые после сканирования легко снимаются и не оставляют следов.

2. Выбор зоны сканирования и настройка сканера

Сканер настраивается и калибруется в зависимости от размера детали и требуемой точности сканирования.

3. Получение достаточного количества сканов со всех сторон детали.

Особую сложность представляет собой сканирование в труднодоступных местах. При этом ряд поверхностей, например, глубокие отверстия, так и останется для сканера недоступным, их придется достраивать на этапе твердотельного моделирования.

4. Автоматическая или полуавтоматическая сшивка сканов с контролем точности

В программном обеспечении, поставляемом со сканером, происходит сшивка сканов в одну модель, там же можно провести первичную очистку модели от мусора, шумов и дыр.

В результате получается полигональная модель в формате stl (поверхность детали, состоящая из множества треугольников).

5. Обработка stl-модели

В специальном ПО, например Geomagic, проводится финишная обработка stl-модели, на этом этапе получается гладкая, цельная поверхность. Большинство операций проводится в полуавтоматическом режиме. Трудоемкость данного этапа зависит от того, насколько качественно удалось сканировать изделие. Такую модель уже можно отправлять на 3d-печать, но нельзя редактировать в CAD-программе, для этого необходимо создать твердотельную модель.

6. Получение твердотельной модели из облака точек , с одновременной доработкой (отсечение мусора, отсканированных меток, производственных недостатков детали, например наплывших сварных швов).

7. 3д модель с деревом построений

Следующим этапом работы с полученной моделью может быть создание 3д модели с деревом построений. На этапе 6 получается цельная твердотельная болванка без конструкторского замысла и логики проектирования. Если требуется внести изменения в модель, для этого необходимо иметь дерево построений.

8. Чертеж

По полученной на этапе 6 или 8 модели выпускается чертеж, а также если необходимо к нему - контур под лазерную резку или развертка. Для правильного оформления чертежа необходимо знать материал детали. Для этого проводится материаловедческая экспертиза, либо конструктор определяет материал на свое усмотрение исходя из назначения изделия и условий его эксплуатации.

Главконструктор выполняет полный спектр работ по обратному проектированию детали или изделия, включая определение материалов и выпуск конструкторской документации. Пришлите фото объекта на почту [email protected] с кратким описанием задачи, и мы ответим вам в кратчайшие сроки.