Softvér na 3D skenovanie. Vytvorenie pevného modelu

Pri začatí revízie softvéru na 3D modelovanie a navrhovanie je potrebné načrtnúť dve globálne úlohy, na ktoré je zameraný:

  • Spracovanie údajov 3D skenovania a modelovania;
  • príprava modelov pre 3D tlač.

V tomto článku sa pozrieme na hlavné funkcie a výhody softvérových produktov prezentovaných na ruskom trhu spoločnosťou iQB Technologies.

I. Softvér na spracovanie údajov 3D skenovania

Je dôležité pochopiť, že samotný proces skenovania je len prvou fázou práce, je to jednoducho zhromažďovanie „surových“ informácií. Aby sme získali konečný výsledok, musíme spracovať dáta skenovania pomocou špecializovaného softvéru.

Účelom tohto typu softvéru je vytvorenie virtuálnej trojrozmernej kópie fyzického objektu pre jeho následné použitie v počítačom podporovanom dizajne, technologickej príprave výroby a v systémoch inžinierskej analýzy (CAD/CAM/CAE).

Po dokončení skenovania sa prijaté údaje spracujú v softvérových produktoch. 3D skenery reprezentujú dáta ako mrak bodov a moderné modely reprezentujú dáta ako polygonálne modely (body, ktoré sú spojené pomocou triangulácie). Pomocou softvéru môžete odstrániť chyby v naskenovanom modeli, vytvoriť sadu povrchov NURBS, navrhnúť plnohodnotné parametrické objemové modely, analyzovať možné zmeny a chyby, vykonávať výskum, porovnávaciu analýzu a kontrolovať veľkosť a kvalitu fyzického objektu. .

Výsledky 3D skenovania a vytvorenie CAD modelu v softvéri Geomagic Design X

3D skenovanie a teda aj spracovanie prijatých údajov rieši nasledovné problémy:

  • kontrola geometrie (vrátane geometrickej kontroly počas prevádzky na meranie opotrebovania, vstupná a výstupná kontrola výrobkov);
  • reverzné inžinierstvo (obnovenie a/alebo optimalizácia tvaru objektu, reverzné inžinierstvo a konštrukcia CAD modelu);
  • na rekonštrukciu alebo sanáciu budov, stavieb, objektov;
  • kontrola zberu;
  • vytváranie digitálnych archívov.

Vo výrobe sa 3D skenovanie používa predovšetkým na reverzné inžinierstvo a kontrolu geometrie.

  • dostupnosť makro skriptov pre automatizáciu procesov;
  • najjednoduchší spôsob uloženia a prevodu textúry a textúry povrchu vrátane textúrovej mapy;
  • inovatívna schopnosť previesť zvlnené povrchy na ploché na ich meranie, modelovanie textúry a textúry, vytváranie 2D náčrtov;
  • jednoduchý a rýchly spôsob vytvorenia 3D modelu pre tlač z oblasti bodov;
  • Podporuje všetky XYZ/ASCII 3D digitizéry, fotoaparáty a skenery a spracováva usporiadané a neusporiadané povrchové a objemové údaje.

Geomagic Control X: výkonný softvér na ovládanie geometrie

Flexibilný softvérový produkt na identifikáciu a riešenie problémov kontroly kvality, ktorý ponúka bohaté a intuitívne nástroje na meranie, správu a analýzu.

Bezprostrednou úlohou softvéru je porovnať údaje z prevádzkového produktu s referenčným modelom a zostaviť komplexné správy vo vhodnom formáte. Proces podávania správ je možné automatizovať a výsledné údaje je možné jednoducho vymieňať so všetkými účastníkmi projektu. Control X môže výrazne zlepšiť výkonnosť závodu pri vykonávaní kontroly kvality produktu.

Kontrola X je:

  • schopnosť porovnávať získané údaje so štandardom aj s inými údajmi;
  • kontrola a analýza prijatých informácií v porovnaní so štandardnými a inými údajmi;
  • prispôsobiteľné správy na stiahnutie s možnosťou automatizácie kontroly;
  • podpora údajov získaných nielen pomocou 3D skenovania, ale aj inými spôsobmi;
  • podpora veľkého množstva formátov, ktorá vám umožňuje kontrolovať a analyzovať údaje z rôznych zdrojov;
  • intuitívne rozhranie.

Geomagic Design X: nové možnosti pre prácu v CAD

Najkomplexnejší dostupný softvér reverzného inžinierstva, od 3D skenovaných dát až po tvorbu CAD pevných modelov.

  • schopnosť vytvoriť strom pre konštrukciu CAD dielu v najbežnejších medzinárodných CAD systémoch;
  • obnovenie histórie konštrukcie CAD dielu v najpokročilejších CAD systémoch;
  • rýchla rekonštrukcia modelov z naskenovaných údajov;
  • rôzne nástroje a algoritmy na spracovanie údajov.

Geomagic pre SolidWorks: rýchla cesta od fyzického objektu k pracovnému prostrediu CAD

Ďalšie softvérové ​​riešenie pre reverzné inžinierstvo so širokou škálou funkcií. Ide o sadu softvérových nástrojov, ktoré poskytujú pokročilé možnosti na používanie mračien bodov a polygónov v procese návrhu. Ide o doplnok, ktorý je kompatibilný s populárnymi modelmi 3D skenerov a podporuje import štandardných bodových a polygónových formátov súborov.

Geomagic pre SolidWorks je:

  • vysokorýchlostné automatizované spracovanie mračien bodov;
  • výkonné nástroje na zarovnávanie;
  • automatická povrchová úprava;
  • vytváranie prierezov ôk;
  • 3D porovnanie s analýzou odchýlok na vstupnej úrovni;
  • kontrola odchýlok vo všetkých fázach návrhu;
  • vytváranie kvalitných pevných modelov;
  • integrácia s priemyselnými 3D skenermi pre priamu prevádzku skenera na SolidWorks, vrátane FARO, Hexagon, Nikon, Vialux a Capture od 3D Systems;
  • priateľské, intuitívne rozhranie.

3D skenery Creaform: všetko je už zahrnuté

Na rozdiel od iných výrobcov 3D skenerov dodáva svoje zariadenia s plne integrovaným softvérom VXelements a moduly VXModel a VXInspect je možné zakúpiť samostatne.

  1. VXelements– univerzálna platforma, ktorá spája všetky základné prvky a nástroje v užívateľsky príjemnom, jednoduchom a optimalizovanom pracovnom prostredí.
  2. Model VX– Softvér pre reverzné inžinierstvo. Konvertuje dáta 3D skenovania na použitie vo všetkých bežných CAD alebo .
  3. VXinspect– softvér na kontrolu kvality.

II. Softvér na prípravu modelov pre 3D tlač

Materialize Magics: 3D modelovanie založené na CAD a 3D skenovaných dátach

Univerzálne riešenie ponúka spoločnosť, ktorá vyvinula softvérový produkt špeciálne pre profesionálov aditívnej výroby Mágie. Umožňuje rýchlo a presne vytvárať jednotlivé vrstvy komponentov na základe 3D CAD dát alebo 3D skenovaných dát. Magics poskytuje celý cyklus – od importu dát (v STL a iných formátoch) a analýzy kvality až po podporu tvorby, prípravy platformy a následného spracovania.

Výhody softvéru Materialise Magics:

  • rýchlosť, optimalizácia a vysoká spoľahlivosť všetkých procesov;
  • súbor praktických a efektívnych riešení na prípravu platforiem, budovanie podpory pre použitie akýchkoľvek;
  • Široká funkčnosť pre úpravu modelov (pridávanie log, textúr, obrázkov);
  • schopnosť robiť zložité rezy (napríklad so vstavanými spojovacími kolíkmi), booleovské operácie atď.;
  • prítomnosť rozsiahlej knižnice pre takmer všetky modely zariadení s predpísanými a prispôsobiteľnými parametrami;
  • analýza a korekcia modelov (rýchla korekcia, príprava a optimalizácia polygonálnej siete s najlepším zachovaním textúry, farby a kvality, analýza možných problémov);
  • široká škála nástrojov na vykonávanie obchodných procesov aditívnej výroby;
  • intuitívne, ľahko prispôsobiteľné rozhranie s technickou podporou od vývojára v ruštine.

Čo je zahrnuté v mágii

  1. Základný modul RP. Má širokú škálu špeciálnych funkcií na úpravu modelov a pracuje s veľkým množstvom importovaných formátov súborov. Rýchlo, presne a geometricky opravuje chyby v stiahnutých súboroch. Zachováva pôvodnú farbu, textúry a textúry objektov po „vytvrdnutí“ stiahnutých súborov v závislosti od nastavení. Pohodlne konfiguruje procesy vo všetkých fázach prípravy na tlač.
  2. 12 prídavných modulov vykonávať špecifické funkcie. Napríklad Magics Import Module vám umožňuje importovať mnoho rôznych formátov; Modul Magics Structures umožňuje navrhovať a tlačiť bunkové štruktúry a vrstvy; Magics Slice Module sa používa na prenos objektov na úrovni vrstiev dielov vo formátoch CLI, F&S, SLC, SSL; Modul podpory hlasitosti a modul stromovej podpory sú sady podpier atď.
  3. Samostatný základný modul 3-matic určený na modelovanie dielov vo formáte STL (štandardná triangulácia). Umožňuje vykonávať topologickú optimalizáciu na úrovni mikroštruktúry, vrátane použitia mnohých CAE programov.

Každý 3D skener na trhu generuje počas prevádzky milióny matematických čiar, súradníc a údajov, ktorým človek bez špeciálneho softvéru neporozumie. Program vykonáva veľmi zložité množstvo práce: prijíma dáta zo skenera, spracováva ich, opravuje a modernizuje a konvertuje do vhodného formátu na výstup. Pri kúpe 3D skenera preto ihneď myslite na nákup balíka vhodného softvéru. Celý katalóg nájdete na stránke https://cybercom.ru/catalog/3d-software/.

Pomoc pri skenovaní

Počiatočné nastavenie skenera, nastavenie základných parametrov, príjem primárnych dát a ich jednoduché spracovanie - to robia programy prvého kola. Artec Studio je v tomto smere považované za lídra. Komplex je obľúbený medzi začiatočníkmi, pretože má jednoduché a intuitívne rozhranie. Má však širokú funkčnosť, ktorá stačí na prácu s akýmkoľvek zariadením.

Spracovanie výsledkov

Takže máte primárne 3D skenovanie objektu, s ktorým ešte nie je možné pracovať. Najprv ho treba spracovať. Robia to programy druhého kola, ktoré konvertujú nespracované údaje na upraviteľné modely. Takéto riešenia navrhuje spoločnosť 3D Systems. Má niekoľko zaujímavých exemplárov:

  • Geomagic Design X. Program vytvára parametrické CAD modely, pričom konvertuje výsledné skeny v priebehu niekoľkých sekúnd. CAD modelovanie sa dostáva na novú úroveň.
  • Geomagic pre SOLIDWORKS. Komplex prevedie naskenovaný objekt na polovodičový digitálny prototyp pre následnú prácu v prostredí SolidWorks.
  • Geomagický obal. Najjednoduchšie a najlacnejšie prezentované riešenie. Dobre sa hodí pre tých, ktorí nepotrebujú riešiť zložité výrobné problémy.

Príprava na tlač

Dnes už skenery neodmysliteľne patria k 3D tlačiarňam. Prvé zachytávajú fyzikálne vlastnosti objektov, zatiaľ čo druhé prinášajú vylepšené modely a prototypy do reality. Na svoje normálne fungovanie však potrebujú výkonný softvérový balík. Pozornosť si zaslúžia nasledovné:

  • Magics RP. Univerzálny program, ktorý pracuje s formátom STL. Pomôže vám pripraviť obrobok na tlač, odstrániť chyby a navrhnúť najlepšie riešenie.
  • Napodobňovače. Špecializovaný balík, ktorý našiel uplatnenie v medicíne. Pomáha spracovávať dáta z MRI, CT a iných medicínskych prístrojov. Vytvára vysoko presné modely ľudského tela na ďalší prenos ošetrujúcemu lekárovi.

Cybercom ponúka dozvedieť sa viac o technológiách 3D skenovania, moderných 3D tlačiarňach a súvisiacom softvéri. Informácie sú dostupné na oficiálnej webovej stránke

profesionálny nástroj na vytváranie trojrozmerných modelov

Keď mám po ruke 3D tlačiareň, naozaj si na nej chcem zopakovať nejaký objekt – nie jeden z tých, ktorých modely v rôznych formátoch je možné stiahnuť na internete, ale môj vlastný. Môže to byť časť zariadenia, ktorú nie je možné kúpiť na opravu, obľúbená hračka detí alebo iný predmet, ktorého vytvorenie 3D softvérového modelu je buď náročné alebo nemožné (aj preto, že takéto modelovanie si vyžaduje drahé programy a schopnosť s nimi pracovať).

Majiteľ 3D tlačiarne preto veľmi skoro začne uvažovať o 3D skeneri. Skenovanie za účelom následnej tlače objemových kópií je však len jednou z mnohých možných aplikácií 3D skenerov, z pohľadu súkromných nadšencov 3D tlače s ich relatívne lacnými tlačiarňami najzrejmejšia, no zďaleka nie najdôležitejšia a v dopyt. Častejšie hovoríme o celkom profesionálnych a komerčných úlohách, od tých najjednoduchších, ako je medzi pokročilou verejnosťou veľmi obľúbená tvorba 3D portrétov ľudí, na ktorých sa zarábajú pekné peniaze, až po vytváranie obrazov. unikátnych múzejných exponátov, interiérov priestorov, plôch zemského povrchu pre archeologické a paleontologické vykopávky 3D skener nájde uplatnenie v medicíne, výrobe odevov a obuvi, architektúre, bezpečnostných systémoch a mnohých ďalších oblastiach ľudskej činnosti, ktoré nebudeme vymenúvať, keďže na internete je už o tom dosť správ.

Samozrejme, medzi skenerom a tlačiarňou alebo zariadením musí byť nejaký softvér na zobrazenie výsledného skenu – napríklad monitor, rovnako ako to býva pri skenovaní „na papier“. Pravda, už v predchádzajúcich recenziách sme zistili, že podpora nielen 3D skenerov, ale dokonca aj 3D tlačiarní má k integrácii do operačných systémov ešte veľmi ďaleko, takže v tejto fáze výrobcovia 3D skenerov zvyčajne vyvíjajú aj softvér na skenovanie a konverziu skenov do 3D modelov vhodných na následné použitie.

Oboznámenie sa s takýmito produktmi začneme so spoločnosťou (v slove „Artek“ sa kladie dôraz na druhú slabiku), ktorá bola založená v roku 2007 a ktorá teraz vyvinula a sériovo vyrába rad kompaktných, ale celkom profesionálnych skenerov so softvérom, ktorý používa svoje vlastné algoritmy spracovania. Spoločnosť je medzinárodná, ale s potešením konštatujeme, že jedno z vývojových a výrobných centier sa nachádza v Moskve.

Rovnako ako mnoho iných výrobcov 3D zariadení, produkty spoločnosti ešte nie sú určené pre masového používateľa, predovšetkým kvôli cene, hoci skenery Artec sú výrazne, niekedy 2-3 krát, lacnejšie ako funkčné analógy s porovnateľnými vlastnosťami. Samozrejme, všetko bude závisieť od dopytu: spoločnosť nezostane v rámci vývoja a výroby produktov pre profesionálov so značnými finančnými prostriedkami, ale keď sa objavia príležitosti, nebude ignorovať spotrebiteľov s obmedzeným rozpočtom.

Keďže téma je pomerne rozsiahla, najprv sa zoznámime s programom Artec Studio, ktorý vám umožňuje rýchlo vytvárať trojrozmerné modely rôznych objektov pomocou jedného alebo viacerých modelov skenerov Artec alebo snímačov niektorých iných výrobcov. Zabezpečuje nielen kontrolu skenovania, ale aj spracovanie prijatých dát, ako aj optimalizáciu siete a ďalšie operácie potrebné na vytvorenie kvalitného 3D modelu, ktorý je možné poslať do tlačiarne alebo stroja, importovať do 3D modelovacích programov alebo použiť na akékoľvek iné účely.

Inštalácia

Skôr ako začnete, mali by ste si na webovej stránke vytvoriť účet, ktorý vám pomôže s online registráciou softvéru a zjednoduší prístup k distribučným súpravám a niektorým informačným materiálom. Tento účet bude platný pre všetky stránky a služby Artec, vrátane zdroja zdieľania 3D modelov.

V prípade, že počítač nie je z bezpečnostných dôvodov pripojený na internet, je možná aj offline aktivácia. Je pravda, že stále budete potrebovať účet a počítač s prístupom na internet: vytvorí sa na ňom špeciálny súbor, ktorý bude potrebné preniesť do počítača s Artec Studio pomocou flash disku alebo iného média.

Licencia je viazaná na konkrétnu konfiguráciu počítača a akákoľvek aktualizácia hardvéru vrátane výmeny pevného disku bude mať za následok stratu aktivácie softvéru. V skutočnosti na tom nie je nič zlé: ak je plánovaná zmena konfigurácie, môžete licenciu deaktivovať sami a po inovácii ju znova aktivovať. Jediná vec, ktorá nie je v takýchto prípadoch príliš pohodlná, je, že deaktivácia znamená aj odinštalovanie samotného programu. V prípade offline aktivácie nie je možné licenciu deaktivovať.


Ak bola výmena počítačových komponentov spôsobená poruchou alebo ste jednoducho zabudli deaktivovať, môžete licenciu obnoviť pomocou podpornej služby spoločnosti. Pokyny uvádzajú, že počet deaktivácií a následných aktivácií môže byť obmedzený, ale boli sme ubezpečení, že v skutočnosti to tak nie je: ak to nefunguje online, pomocou služby podpory môžete vždy obnoviť aktiváciu.

Nainštalovaný program Artec Installation Center (AIC) pomôže objasniť, koľko licencií je dostupných a už bolo aktivovaných, zobrazí zoznam nainštalovaných skenerov Artec a pomôže ich aktivovať a kliknutím pravým tlačidlom myši na riadok s názvom programu sa zobrazia údaje ktoré môžu byť potrebné pri kontaktovaní technickej podpory. AIC bude sledovať dostupnosť nových verzií softvéru a pomôže aktualizovať aplikácie.

Pri inštalácii softvéru sa nainštalujú aj používateľské príručky v angličtine a ruštine – súbory PDF Manual-9.2.0-RU a Manual-9.2.0-EN. Napriek rôznym názvom sme nainštalovali presne tie isté súbory v angličtine, ale ide o dočasný jav: preklad do ruštiny sa objavil pomerne nedávno a nemali čas ho zahrnúť do distribúcie. V čase, keď sme s programom začali pracovať, sme na oficiálnej stránke tiež nenašli manuál v ruskom jazyku, ale odkaz naň sa stále našiel v našom osobnom účte a v blízkej budúcnosti by mal byť zaradený do distribúcie .


Okrem Artec Studia existuje aj Artec SDK - sada algoritmov, dokumentácie a príkladov, teda konštruktor, pomocou ktorého si môže zostaviť každý používateľ, ktorý má skener Artec (zariadenia iných výrobcov nie sú podporované) a Visual Studio. vlastnú aplikáciu alebo plugin. Jedným z príkladov použitia SDK je integrácia skenerov Artec so softvérom Autodesk Memento.

Artec SDK je v súčasnosti distribuovaný vo verzii beta, a preto ho možno nainštalovať na ľubovoľný počet počítačov bez obmedzení a AIC ho zobrazí ako „Nenainštalované“. Ak sa nechystáte vytvárať vlastné programy alebo doplnky, ktoré podporujú skenery Artec, túto súpravu SDK nemusíte inštalovať.


Niečo málo o službe technickej podpory Artec: stačí napísať list [chránený e-mailom] a uveďte podstatu problému v akejkoľvek forme, v ruštine. Odpoveď je zaručená do 24 hodín, cez víkendy to môže byť o niečo dlhšie, no aj cez víkendy sa servisní technici snažia nenechávať zákazníkov bez dozoru. A to nie je len vyhlásenie: naša komunikácia s technickou podporou spoločnosti bola rýchla a plodná.

Požiadavky na počítač

Na inštaláciu softvéru budete potrebovať počítač s operačným systémom Windows 7 alebo 8 v akejkoľvek verzii, nie nevyhnutne Professional. Musíme ale brať do úvahy, že aktuálnu verziu Artec Studio 9.2 je možné nainštalovať len na 64-bitový OS a predchádzajúce verzie fungovali aj na 32-bitových.

Neexistuje žiadna špeciálna verzia pre Mac OS, ale softvér Artec môžete spustiť na Macbookoch, kde je Windows nainštalovaný cez BootCamp alebo virtuálny stroj. Malo by sa vziať do úvahy, že v prípade virtuálneho počítača sa niektoré funkcie grafických kariet stanú nedostupnými.

Existujú aj určité požiadavky na konfiguráciu počítača, niektoré z nich majú poradný charakter, ale existujú aj povinné: grafická karta musí byť určite NVidia alebo ATI s video procesormi Intel alebo FirePro M6100 FireGL V, program sa spustí, ale množstvo funkcií nebude k dispozícii, ako je uvedené pri každom spustení zobrazí varovanie:


Navyše, najoptimálnejšie budú grafické karty NVidia GeForce série 400 a vyššie s najmenej 1 GB pamäte. Karty Quadro je vhodné použiť len v prípadoch, keď plánujete použiť stereo režim (a mať zodpovedajúci displej), inak bude GeForce lepšou voľbou.

A s ovládačmi sú možné aj možnosti: napríklad s ovládačom Microsoft pre našu kartu GeForce bolo spustenie Artec Studia sprevádzané varovaním uvedeným vyššie a až keď sme nainštalovali najnovší ovládač od NVidie, prestalo sa zobrazovať. Pri výmene ovládača nie je potrebná deaktivácia.

Medzi menej kritické požiadavky uvádzame nasledovné: Odporúčajú sa procesory Intel Core i5 alebo i7, aspoň 8 gigabajtov RAM (najlepšie 12 alebo viac), aspoň 300 MB voľného miesta na pevnom disku (odporúča sa použiť SSD pre zlepšenie výkonu) a samozrejme voľný port USB 2.0 na pripojenie skenera - a konkrétne 2.0: správna činnosť s USB 3.0 momentálne nie je zaručená a v každom prípade je žiaduce, aby bol k tomuto USB ovládaču pripojený iba skener . Výkon sa zníži pri použití procesorov Intel Xeon a AMD, ako aj grafických kariet v konfigurácii SLI.

Na testovanie sme použili počítač nakonfigurovaný s Intel i5-4570S 2,90 GHz / 8 GB, ktorý nie je najvýkonnejší. A použitým úložiskom bol HDD, nie SSD. Testovali sme grafické karty NVidia GeForce: 8800GTX (768 MB) a GTX 980 (4 GB).

Používanie skenerov a senzorov

Plné možnosti Artec Studio sa odhalia spolu so skenermi Artec, využiť však môžete aj zariadenia od výrobcov tretích strán - Microsoft Kinect, Asus Xtion, PrimeSense Carmine, tie sa však nebudú zobrazovať v AIC a pracovať s budete musieť nainštalovať ovládače od výrobcu. Podpora pre Kinect 2, vydaná spoločnosťou Microsoft v roku 2014, je pre Artec Studio plánovaná na rok 2015; aktuálna verzia nepodporuje tento nový snímač.

Zoznámenie s Artec Studio sme začali pomocou senzora Microsoft Kinect, pre ktorý sme si museli stiahnuť a nainštalovať Kinect SDK (v.1.6, dostupná na stránke Microsoftu). Treba povedať, že Kinect nie je skener, ale lacný senzor používaný v herných konzolách Xbox; mali sme Xbox 360 Kinect. Jeho skenovacie schopnosti sú extrémne obmedzené, dokáže pracovať len s dosť veľkými objektmi, porovnateľnými s veľkosťou ľudskej postavy, a nielenže neprenáša malé detaily, ale skôr vytvára všeobecný obrys, aj keď rozpoznateľný. Rozdiely sú jasne viditeľné na obrázku: žltý údaj bol získaný pomocou Kinectu a zelený pomocou skenera Artec.


Zistili sme však, že Kinect je celkom vhodný na prvé zoznámenie sa so softvérom Artec. Jeho hlavnou (a možno jedinou) výhodou je oveľa nižšia cena v porovnaní s tými najlacnejšími 3D skenermi profesionálnej triedy, ako je Artec Eva Lite.

Artec Studio podporuje aj prácu s viacerými skenermi, no dôležité je, aby bol každý z nich pripojený k vlastnému USB 2.0 radiču. Ak váš počítač nemá požadovaný počet radičov, môžete nainštalovať ďalšie rozširujúce karty PCI-Express USB 2.0.

Kinect sme pripojili aj k portu USB 3.0, nezaznamenali sme žiadne rozdiely, pozitívne ani negatívne, a prítomnosť myši na rovnakom ovládači USB (2.0 alebo 3.0) tiež nezasahovala do činnosti skenera. To však vôbec neznamená, že nie je potrebné počúvať priania výrobcu týkajúce sa pripojenia USB, najmä preto, že to isté hovoria aj iní výrobcovia 3D skenerov alebo snímačov a softvéru pre nich.

Po nainštalovaní skenera (pripojení vlastného zdroja do zásuvky 220 V a USB kábla do príslušného portu počítača) sa skener automaticky zobrazí v programe Artec Studio: „Súbor – Nastavenia – Prieskum“. Pravda, pri skeneroch Artec sa nezobrazuje vlastný názov skenera, ale jeho typ podľa oblasti pokrytia:

  • L: veľké predmety - osoba plnej dĺžky a porovnateľné predmety,
  • S: jednotlivé časti ľudskej postavy (hlava, ruka) a predmety podobnej veľkosti,
  • M: malé predmety ako ceruzka alebo kľúč, ako aj jednotlivé časti veľkých predmetov,
  • Spider: Rovnako ako S, ale so zvýšenou presnosťou.

Treba si uvedomiť, že práve zobrazovaný typ zariadenia určuje nastavenia skenovania a spracovania a uvedený zoznam vôbec neznamená, že napríklad skener Artec Spider nevie pracovať s objektmi veľkosti metra.

Zariadenia od iných výrobcov sa tu označujú ako „3D snímač tretích strán“. Prítomné budú aj vlastné mená – napríklad v dialógovom okne Prieskum.


Podľa toho sa automaticky vyberú nastavenia algoritmu. Na snímanie pomocou zvoleného skenera môžete použiť štandardné nastavenia, ale je možné ich nastaviť aj manuálne.

Štruktúra okna programu

Okno Artec Studio má vzhľad celkom známy editorom 2D obrázkov: jeho centrálnu časť zaberá 3D pohľad na skenovaný objekt (pre nás to bola obyčajná kancelárska stolička), vľavo a hore sú panely nástrojov a režimy, na vpravo je pracovná oblasť, v ktorej sú dáta načítané do programu (skenovania, výsledky ich spracovania a pod.), v spodnej časti je okno denníka, kde sa zobrazuje zoznam vykonaných príkazov a dodatočné hlásenia (s časovou špecifikáciou). . Môžete zmeniť pomer medzi veľkosťami 3D zobrazenia, pracovnej oblasti a okna histórie, aby ste nastavili štýl zobrazenia, ktorý vyhovuje akciám, ktoré práve vykonávate.

Pri práci s 3D pohľadom je možné pracovnú oblasť a okno denníka úplne skryť.


Poznámka: okno 3D zobrazenia nezobrazuje hotový model, ale jeden nespracovaný sken,
preto je obraz taký rozmazaný


Keď vyberiete prevádzkový režim pomocou tlačidiel na ľavom paneli, zobrazí sa dodatočný panel nástrojov zodpovedajúci zvolenému režimu. V rámci určitých limitov je možné meniť aj jeho šírku, aby sa zachovala optimálna veľkosť 3D okna.


V hornej časti okna 3D zobrazenia sa vo všetkých režimoch okrem snímania objaví ďalší malý panel pre rýchly prístup k nástrojom, ktorých zloženie závisí od zvoleného režimu.


Úplne dole v okne programu je stavový riadok, ktorý zobrazuje informácie o využití RAM a priebehu aktuálnej operácie.


V pracovnej oblasti okna sa zobrazuje aktuálny projekt - zoznam skenov v ňom zahrnutých a výsledky ich spracovania. Dvojitým kliknutím na riadok s konkrétnym skenom sa zobrazí zoznam všetkých snímok v ňom zahrnutých, ktoré je možné prezerať jednotlivo alebo povoliť režim prehrávania (rýchle sekvenčné zobrazenie). Rámy je možné upravovať alebo mazať – napríklad ak osoba urobila nejaký pohyb pri skenovaní svojej postavy; Niekoľko takýchto snímok v zozname je označených slovom „Chyba“ v stĺpci „Kvalita“.


Takéto neúspešné snímky môžu byť tiež prenesené do iného skenovania, aby boli prepočítané a opravené samostatne pomocou algoritmov Artec Studio.

Predtým, ako prejdeme k skenovaniu, musíme si povedať niečo o tom, ako sa získa obraz modelu pomocou 3D skenera.

Sekvenovanie

Najprv pár slov o algoritmoch na výpočet polohy skenera vzhľadom na objekt alebo scénu. Keďže existujú rôzne princípy registrácie (kontaktná a bezkontaktná, aktívna a pasívna), zoberme si ako príklad rovnaký Kinect.

Obsahuje dve kamery. Prvým je infračervený diaľkomer; vstavaný projektor ožaruje objekt infračervenými lúčmi, ktorých odrazy sú vnímané kamerou na báze CMOS snímača a tvoria informáciu o geometrickom tvare. Druhou je akási webová kamera s rozlíšením 640×480 pixelov, ktorá farebne sníma povrchovú štruktúru objektu.

Na zlepšenie presnosti registrácie naskenovaných povrchov má zmysel používať informácie o geometrii a textúre spolu. Je pravda, že to predĺži čas spracovania alebo bude vyžadovať zvýšený výpočtový výkon počítača.

Ak je teda tvar objektu dosť zložitý a neobsahuje veľké časti s plochým, guľovým alebo valcovým tvarom, potom možno na registráciu použiť iba diaľkomer. Navyše nie všetky skenery majú textúrovú kameru.

Ak však predmet nemá farebnú textúru (napríklad je natretý rovnomerne) a jeho tvar je veľmi hladký (takmer valcovitého alebo guľovitého tvaru), a najmä ak je veľmi veľký, musíte použiť značky - špeciálne ikony umiestnené lepidlom alebo magnetmi na povrchu predmetu alebo na okolité predmety.

Okrem toho pri používaní určitých typov skenerov môžu vzniknúť problémy v dôsledku vlastností niektorých objektov. Metódy optického skenovania sú teda málo vhodné pre priehľadné alebo čierne predmety obsahujúce lesklé alebo odlesky. A skenery s nízkym rozlíšením nie sú schopné prenášať malé detaily - napríklad vlasy atď.

Preto je niekedy potrebné predmet vopred pripraviť - v závislosti od jeho vlastností buď naneste značky na samotný predmet alebo na okolité predmety, alebo zakryte čierne, priehľadné alebo lesklé oblasti nejakou ľahko odstrániteľnou látkou, ako je mastenec. A samozrejme si vyberte najvhodnejší skener: napríklad Kinect absolútne nie je vhodný na malé predmety a na prenos malých detailov.

Pripravený objekt sa naskenuje a zaznamená sa sekvencia snímok. Potom musíte odstrániť všetko nepotrebné: stojan (stôl alebo podlahu) a okolité predmety alebo ich časti zachytené v šošovke. Niektoré zábery sa môžu ukázať ako neúspešné – napríklad ruka operátora držiaca skener sa chvela; môžu byť odstránené alebo presunuté do samostatných skenov. Prirodzene, takéto akcie by mali byť zabezpečené v skenovacom programe.

Často je nemožné alebo ťažké skenovať celý objekt naraz, preto je veľmi žiaduce, aby vám program umožnil vykonať niekoľko relácií a následne výsledné čiastkové kontroly spojiť. V takýchto prípadoch proces pridáva fázu ich zostavovania a prípadne optimalizáciu snímok vo všetkých skenoch na ich následné spracovanie (v Artec Studio sa to nazýva globálna registrácia). V tomto prípade sa môžu objaviť niektoré ďalšie prvky, ktoré nesúvisia s kontrolovaným objektom a neboli odstránené v predchádzajúcej fáze, potom sa pridá ďalšia relácia úprav.

Ale výsledné skeny obsahujú veľa povrchov a my potrebujeme taký, ktorý popisuje celú našu vzorku. Ďalším krokom je preto lepenie, ktorého výsledky môžu opäť vyžadovať úpravu.

Výsledný model môže byť zbytočne zložitý a súbor bude pri ukladaní príliš veľký. To znamená, že môže byť potrebná optimalizácia na zníženie počtu polygónov bez výrazného zhoršenia geometrie modelu.

Poslednou fázou je nanesenie farebnej textúry, ak, samozrejme, bola odfotená a je určená na uloženie do súboru.

Toto je všeobecný algoritmus; Teraz môžete vidieť, ako je implementovaný v Artec Studio.

Režim skenovania

Tento režim sa aktivuje stlačením tlačidla „Snímanie“ - iba režim, ale nie samotné skenovanie.

V nastaveniach si môžete vybrať spôsob polohovania: geometria + textúra, iba geometria a podľa značiek. Je pravda, že iba dva sú k dispozícii pre snímače tretích strán, ako je Kinect (snímka obrazovky vpravo).


Je tiež možné nastaviť niektoré parametre, ktorých nastavenie sa môže mierne líšiť pre rôzne modely skenerov Artec a snímačov tretích strán.


Napríklad Jas textúry, Citlivosť a Blesk vypnutý nebudú dostupné pri práci s Kinectom.

Skenery Artec snímajú povrchy s frekvenciou až 15 – 16 snímok za sekundu pre senzory typu Kinect, môžete nastaviť dvojnásobok tejto hodnoty, ale to nedáva veľký zmysel: nenatáčame film s rýchlo sa pohybujúcimi objektmi; , ale plynulým pohybom skenera okolo stacionárnej vzorky (alebo naopak: vzorku pomaly otáčame v „zornom poli“ skenera) a potrebujeme len susedné rámy, aby mali oblasti s dostatočnou mierou prekrytia pre následné zarovnanie . Ak je rýchlosť pohybu vysoká, zobrazí sa príslušné varovanie, ktoré môže byť sprevádzané zvukovým signálom.


Preto nadmerné zvýšenie obnovovacej frekvencie povedie len k zbytočnému „nafúknutiu“ objemu skenovania, vyjadreného v megabajtoch, a predĺži čas na jeho spracovanie. Tu je ťažké poskytnúť nejaké kvantitatívne odhady: všetko bude závisieť od parametrov počítača, na ktorom je program nainštalovaný.

Ďalším dôležitým parametrom je pracovná plocha, ktorá je určená blízkou a vzdialenou hranicou. Predovšetkým sú určené technickými charakteristikami samotného skenera alebo snímača, hoci v rámci určitých limitov môžu byť predefinované, čo obetuje presnosť: „Nastavenia - Snímanie“.


Pre konkrétny objekt je lepšie špecifikovať pracovnú oblasť tak, aby na jednej strane do „zorného poľa spadlo minimum cudzích predmetov“ a na druhej strane neboli orezané niektoré časti skenovaného objektu. vypnuté.

Na nastavenie pracovnej plochy je k dispozícii celkom vizuálny nástroj - diaľkomer, sada histogramov na ľavej strane 3D okna, zobrazujúce rozloženie bodov výsledných plôch podľa vzdialenosti od skenera.


Počas procesu skenovania plnia ďalšiu funkciu: ich farba označuje stav procesu registrácie. Ak napríklad dôjde k poruche, histogram sa zmení na červenú.

Pracovnú oblasť je lepšie určiť vopred, v režime náhľadu, aj keď ju možno upraviť počas skenovania.

Ak zvolíte režim zlučovania v reálnom čase, budú sa snímky spájať priamo počas skenovania, po dokončení ktorého dostaneme „zlepený“ model. Zdá sa, že je to jediný spôsob, ako to urobiť, aby sa predišlo zbytočným krokom pri spracovaní, ale lepenie vykonáva grafický procesor a jeho schopnosti sú určené výkonom grafickej karty a množstvom pamäte RAM, ktorá je na nej k dispozícii. . Na optimalizáciu zdrojov môžete použiť existujúce nastavenie („Nastavenia - Zdroje“), ktoré nastavuje rovnováhu medzi rozlíšením (veľkosť voxelu, t. j. triangulačný krok siete) a oblasťou skenovania (vo forme veľkosti strany kocky).


Skener je potrebné pohybovať okolo alebo pozdĺž objektu (drobné predmety je možné umiestniť na otočnú základňu) a veľmi užitočné môže byť tlačidlo Štart/Pauza na tele skenera, ktoré Kinect nemá. Do určitej miery ho možno nahradiť oneskorením spustenia nahrávania, ktoré je možné nastaviť v priebehu 1...100 sekúnd, 0 zodpovedá okamžitému spusteniu nahrávania po stlačení príslušného tlačidla v okne programu. Pravda, čas zostávajúci do štartu sa nijako nezobrazuje a to, že sa nahrávanie už spustilo, zistíte len podľa farebných okrajov na obrázku v okne 3D náhľadu.

Po opustení režimu „Snímanie“ sa nasnímané skeny spoja – presná registrácia (pri fotografovaní sa robí aj hrubá registrácia, aby ste mohli sledovať výsledky skenovania). Môže to chvíľu trvať, preto sa nepokúšajte okamžite podniknúť žiadne kroky a sledujte správy v stavovom riadku. V dôsledku niektorých úprav môže byť potrebná ďalšia presná registrácia, potom ju môžete spustiť sami z panela Príkazy.

V súlade s algoritmom opísaným vyššie môžete pristúpiť k úpravám.

Prezeranie a úprava modelov

Ovládanie polohy pozorovania v 3D okne sa vykonáva pomocou myši a je veľmi rýchlo zvládnuté. Približovanie a odďaľovanie sa ovláda kolieskom myši (postupne) alebo jeho pohybmi so stlačeným pravým tlačidlom (plynule), pri stlačení ľavého tlačidla sa pozorovací bod pohybuje okolo stredu určeného dvojitým kliknutím a ak obe myši po stlačení tlačidiel sa jeho pohyb pohybuje objektom po okne.

Pre čo najpohodlnejšie zobrazenie môžete nastaviť a vybrať veľa: typ projekcie - perspektíva alebo ortogonálna, bod pohľadu - vľavo, vpravo, hore atď., režimy vykresľovania, tieňovanie, osvetlenie, farebné zobrazenie, textúra, ako aj vnútorné povrchy . K dispozícii je dokonca nástroj na ukladanie snímok obrazovky 3D okna.

Vo všeobecnosti je rozsah nástrojov, ktoré poskytujú jednoduché prezeranie, pomerne široký, ale to všetko sú len pomocné mechanizmy pre to hlavné: úpravy. Presnejšie povedané, opravy defektov skenovania, vrátane odstránenia všetkého nepotrebného - napríklad častí cudzích predmetov, ktoré spadajú do „zorného poľa“ skenera, a spätnej operácie - vyplnenia nenaskenovaných oblastí.

Môžete upravovať celý sken aj jeho jednotlivé snímky. Na to existuje celá sada nástrojov:


Pri použití ktoréhokoľvek z nich môžete nastaviť množstvo parametrov alebo vybrať určité nastavenia:


Pamätajte, že niektoré nástroje sú dostupné len v určitých režimoch. „Kefku na odstraňovanie odľahlých miest“ teda nemôžete použiť na skenovanie, ale môžete ju použiť na jednotlivý rám (ale upraviť každý rám z niekoľkých stoviek je nevďačná úloha a pre 3D model je lepšie použiť takéto nástroje ).

Môžeme hovoriť nielen o skenoch získaných pomocou Artec Studio. Funkcia importu vám umožní načítať ďalšie modely vo formátoch OBJ, STL, PLY, WRL, PTX a začať ich spracovávať. Zároveň existuje funkcia na automatické vyhľadávanie a opravu chýb v nich, a to aj vo fáze importu.

Zoberme si napríklad dinosaura známeho našim čitateľom z predchádzajúcich recenzií, v modeli, ktorý máme, ktorý má dve chyby na pravej prednej labke: prvok visiaci vo vzduchu, trochu podobný zvieracej dvojprstej ruke. ako fazuľovitý výrastok v oblasti lakťa. Na snímke obrazovky sú označené šípkami.


Pomocou dostupných nástrojov sme ľahko odstránili obe chyby:


Samozrejme, na začiatku nie je možné rýchlo vykonávať úpravy, ale zdôrazňujeme: potrebné nástroje sú podrobne popísané v používateľskej príručke (aj v ruštine), techniky ich používania sú pomerne jednoduché a dajú sa rýchlo naučiť, najmä ak máte aspoň trochu zručnosti v práci s 2D editormi ako je Adobe Photoshop.

Skenuje montáž a globálnu registráciu

Pre získanie modelu je potrebné naskenované a upravené skeny spojiť – zaregistrovať, k čomu Artec Studio zabezpečuje montážnu operáciu. Vyberte požadované kontroly a otvorte okno pre túto operáciu.


Jeden zo skenov, prvý v zozname, sa považuje za zaregistrovaný a zvyšok sa zaregistruje v súvislosti s ním. Môžete si vybrať iné skenovanie ako „základné“.

Najjednoduchším spôsobom je automatická tuhá montáž. V mnohých prípadoch, primárne spojených s nedostatočnou oblasťou prekrytia skenovania a nízkou kvalitou textúr, to však končí neúspechom a potom musíte pracovať.

Ak chcete začať, skeny je možné kombinovať manuálne ich potiahnutím myšou. Presnosť takéhoto zarovnania je nízka a táto operácia sa používa hlavne ako predbežná operácia pre iné metódy.

K presnejším metódam patrí manuálny zber podľa bodov: na dvoch skenoch označíme dvojice bodov (najlepšie niekoľko) zodpovedajúce rovnakým oblastiam objektu a klikneme na tlačidlo „Zbierať podľa bodov“.

Pre objekty nasnímané s textúrou možno použiť aj prispôsobenie textúry, ale to si vyžaduje značný výpočtový výkon a môže výrazne predĺžiť čas montáže na konkrétnom počítači.

Na kombinovanie povrchov (rámov) v rámci jedného skenovania je k dispozícii zostava s obmedzeniami. A pre objekty, ktoré môžu počas skenovania zmeniť tvar (osoba alebo zviera), sa používa nepevná zostava - algoritmus, ktorý okrem pohybu a rotácie zabezpečuje aj deformáciu. Je pravda, že to nefunguje so skenmi, ale so strednými modelmi vopred pripravenými na ich základe.

Akákoľvek operácia môže byť zrušená alebo zopakovaná, na čo sú príslušné tlačidlá k dispozícii na paneli „Assembly“.

Po dokončení zostavy skenov je potrebné previesť všetky jednosnímkové povrchy do jedného súradnicového systému, to znamená vykonať globálnu registráciu. V prípade zložitých objektov skenovaných vo vysokom rozlíšení môže byť táto operácia časovo náročná a vyžadovať veľké množstvo pamäte RAM.

Táto operácia má tri konfigurovateľné parametre. V prvom rade je to algoritmus: iba geometria alebo geometria a textúra (v druhom prípade sa môže výrazne predĺžiť čas vykonania). Je tiež špecifikovaná minimálna vzdialenosť medzi susednými singulárnymi bodmi na povrchu a počet iterácií.


Ak nie je možné vykonať globálnu registráciu pre všetky kontroly naraz, môžete to skúsiť urobiť pre dve z nich, medzi ktorými je medzera. Ak sa potom medzera zúžila, operácia by sa mala zopakovať, čím sa zvýši počet iterácií. Akcie musia pokračovať, kým nie sú všetky skeny úplne zarovnané.

Získanie modelu

Po dokončení globálnej registrácie je možná ďalšia fáza úprav - napríklad odstránenie odľahlých hodnôt, pre ktoré je v ponuke „Príkazy“ poskytnutá zodpovedajúca operácia.

Potom môžete pristúpiť ku kombinovaniu všetkých získaných údajov do jedného polygonálneho modelu - lepenie. Artec Studio ponúka tri typy lepenia:

  • rýchla: metóda je najefektívnejšia a najmenej náročná na výpočtový výkon počítača (vrátane pamäte), ale po nej môže byť potrebné ďalšie spracovanie výsledkov,
  • hladký: metóda náročnejšia na zdroje, ktorá sa najlepšie hodí na vytváranie modelov ľudského tela, ako aj povrchov s čiastočne chýbajúcimi 3D dátami,
  • Presné: O niečo rýchlejšie ako hladké lepenie, vytvára lepšie detaily a je dobré na rekonštrukciu malých častí a jemných hrán.


Každý typ lepenia má dva až štyri nastavené parametre:


Poznámka: názvy parametrov príkazu atď. V ruskom jazykovom rozhraní sa programy najčastejšie neprekladajú. Možno preto, že doslovný preklad zostane stále nezrozumiteľný bez ďalších komentárov uvedených v používateľskej príručke.

Model získaný po nalepení môže obsahovať chyby (navyše najčastejšie to bude tento prípad), ktoré bude potrebné odstrániť. Na tento účel Artec Studio poskytuje celú sadu nástrojov:


Algoritmy fungujú automaticky, ale môžete nastaviť niektoré parametre.

Príkazy na spracovanie môžete spustiť manuálnym spustením každého z nich, ale môžete tiež povoliť automatické spustenie vybranej postupnosti príkazov:


Potom operátor nebude musieť neustále venovať pozornosť tomu, čo sa deje - to je výhodné vzhľadom na skutočnosť, že vykonávanie jednotlivých príkazov môže trvať dosť dlho. Existuje však aj nevýhoda: najčastejšie je na základe výsledkov konkrétnej operácie potrebné rozhodnúť o ďalších krokoch, takže automatický režim je jednoznačne určený na spracovanie objektov rovnakého typu, postupnosti príkazov ( s určitými hodnotami ich parametrov), pre ktoré bol vopred vypracovaný. V takýchto prípadoch bude veľmi užitočné mať režim dávkového spracovania.

Poslednou akciou bude textúrovanie – nanesenie farebnej textúry na výsledný model, ak bola zachytená pri skenovaní a bude potrebná pri používaní modelu. Na to existuje nástroj Textúra:


Výsledok jeho aplikácie je tiež prístupný určitej úprave - môžete upraviť jas, sýtosť atď.


Ak chcete získať kvalitný model, musíte sa popasovať - ​​niekoľkými pohybmi skenerom a niekoľkými kliknutiami myšou sa to dá dosiahnuť iba na demo videách. Do určitej miery môžu byť výnimkou prípady skenovania objektov rovnakého typu, ktorých postupy spracovania boli vopred otestované a odladené.

Ďalšie možnosti

Zostáva dodať pár slov o ďalších funkciách, ktoré poskytuje program Artec Studio.

V ktorejkoľvek fáze práce je možné prijaté dáta (skenovania) a výsledky ich spracovania vrátane histórie zmien uložiť na disk vo forme projektového súboru.

Artec Studio možno použiť ako prehliadač 3D súborov. Keďže sa na pomerne výkonnom počítači spúšťa veľmi rýchlo (a nemá zmysel ho používať na iných), nebudú v tomto smere žiadne nepríjemnosti. A poskytuje značné možnosti sledovania.

Podporované je synchrónne snímanie viacerými skenermi pripojenými k jednému počítaču. Vzhľadom na značnú cenu samotných skenerov sa to môže zdať ako nadbytočná funkcia, ale pamätajme: skenery aj softvér Artec sú stále nástrojmi na profesionálne použitie a na riešenie mnohých profesionálnych problémov sa cena niekoľkých skenerov môže ukázať ako byť bezvýznamné v porovnaní s dodatočnými možnosťami, ktoré sa otvárajú.

Senzorov môže byť aj niekoľko a rôzne typy sa dajú kombinovať. Ak hovoríme o Asus Xtion/PrimeSense, tak ich môže byť až osem a ak plánujete používať Kinect, tak je dôležité mať na pamäti, že Microsoft má svoje obmedzenia na počet súčasne pripojených zariadení, takže možno pripojiť maximálne štyri zariadenia Kinect pre Windows alebo jeden Kinect Xbox.

Existujú nástroje na merania - lineárne a geodetické, na vytváranie rezov objektu a mapy vzdialeností medzi dvoma povrchmi, ako aj na vytváranie anotácií.

A samozrejme je možný individuálny výber predvolených nastavení – od jednotiek merania až po zvukové upozornenia a farby pracovného priestoru.

Pre skenery Artec existuje pomôcka Diagnostic Tool, ktorá vykonáva korekčné alebo kalibračné funkcie (v závislosti od modelu). Môže to byť potrebné, ak bol skener počas prevádzky alebo prepravy vystavený otrasom alebo otrasom.

Vzdávame hold autorom návodu na použitie: je veľmi podrobný, no bez prílišného „prežúvania“ každého detailu, je napísaný úplne zrozumiteľným jazykom a je dobre ilustrovaný. Majiteľ nemôže byť lenivý: preštudujte si pokyny a vyskúšajte ich v praxi.

Alternatívy

Pokiaľ ide o prácu len s lacnými snímačmi ako Kinect, nie je vôbec potrebné používať programy ako Artec Studio, ktorých cena je oveľa vyššia ako samotný snímač. Môžete použiť iné programy, vrátane tých, ktoré sú distribuované bezplatne (niekedy s určitými obmedzeniami) – napríklad Scenect od Faro, Skanect od ManCTL (v súčasnosti ho získava Occipital Inc), Kinnect Fusion od Microsoftu a ďalšie.

Aby sme mali s čím porovnávať, skúsili sme pracovať s týmito programami. Stručne vám povieme: za čo platíme pri kúpe Artec Studio v porovnaní s bezplatným alebo shareware softvérom.

Microsoft Kinect Fusion

V skutočnosti je to názov technológie a medzi vývojárskymi nástrojmi je na nej založená pomôcka Kinect Fusion Explorer. A to je práve pomôcka určená hlavne na demonštráciu schopností technológie, a preto nielenže neobsahuje žiadne editačné funkcie, ale ani jej rozhranie nie je vybavené aspoň minimálnym komfortom: existuje množstvo nastavení , vrátane rozlíšenia a okrajov vpredu a vzadu a snímanie sa začne ihneď po spustení pomôcky.


Predpokladá sa, že objekt bude naskenovaný v jednej relácii a ak sa niečo pokazí, budete musieť začať odznova. A veľa sa môže „pokaziť“: ak pohybujete senzorom o niečo rýchlejšie pozdĺž alebo okolo objektu, zobrazí sa chybové hlásenie a požiadavka vrátiť senzor do poslednej úspešne zaregistrovanej polohy, čo nie je vždy možné splniť.


Dokončenie procesu je uloženie skenu vo formáte STL alebo OBJ (textúra farieb sa neuloží). Zobrazenie skenu a akékoľvek úpravy, manuálne alebo automatické, nie sú k dispozícii.

Možnosť využitia Kinect Fusion Explorer v praxi sa teda javí ako veľmi pochybná. Zdôraznime: hodnotíme užitočnosť, nie samotnú technológiu Kinect Fusion.

Pomôcka je distribuovaná ako súčasť SDK, ale nebola súčasťou balíka verzie 1.6, ktorý sme nainštalovali pre Kinect na prácu s Artec Studio. Musel som si stiahnuť a nainštalovať SDK v.1.7 (so sadou vývojárskych nástrojov rovnakej verzie). Okrem toho potrebujete grafickú kartu, ktorá podporuje DirectX 11, inak Kinect Fusion Explorer jednoducho nebude fungovať. Navyše, práca s inými senzormi – napríklad Asus Xtion – je sotva možná; Oficiálne potvrdenie sme o tom nenašli, ale súdiac podľa samotného konceptu SDK, predovšetkým podľa názvu, je zoznam výbavy pravdepodobne obmedzený na modely Kinect.

Skanect

Toto je už výrazne kompletnejší 3D skenovací program, ktorý podporuje prácu s rôznymi senzormi a pri použití moderných grafických kariet NVidia vám umožňuje využívať možnosti architektúry CUDA. Ďalšou výhodou tohto programu je, že dokáže fungovať nielen pod Windows (32- alebo 64-bitový), ale aj pod Mac OS X. Bezplatná verzia Skanectu však nie je určená len na nekomerčné použitie, ale má aj niektoré funkčné obmedzenia - napríklad nemôžete uložiť modely s vysokým rozlíšením (hoci to nie je veľmi dôležité pre primitívne senzory, ako je Kinect).

Vyskúšali sme verziu 1.70 pre Windows.


Nastavenia umožňujú nastaviť nielen prednú a zadnú hranicu, ale celú kubickú plochu (veľkosť sa mení v krokoch po 10 cm, ak chcete skenovať vysoké objekty, ako je osoba, výška tejto oblasti sa môže zdvojnásobiť).


Skenovanie môžete spustiť s oneskorením (nastaveným v 1-sekundových prírastkoch) a v okne programu sa zobrazí odpočítavanie vo veľkých číslach – to je presne to, čo Artec Studiu chýba.

Skenovanie celého objektu sa musí vykonať v jednej relácii. K dispozícii sú plné možnosti zobrazenia skenu a niektoré funkcie automatickej korekcie – vyhladenie ostrých rohov, dokončenie dielov v neúplne naskenovaných oblastiach (napríklad vyplnenie otvorov), ako aj odstránenie malých dielov a zníženie počtu hrán na zjednodušenie modelu. Podporované sú aj farebné textúry.

Pre presnejšie úpravy môžete sken preniesť do externého editora a potom nahrať výsledok do Skanectu, ale vyžaduje si to Pro verziu (platenú).

Významnou výhodou tohto programu je jeho ľahké učenie, čo nám umožňuje odporučiť ho tým, ktorí robia prvé kroky v 3D skenovaní. Budete však potrebovať znalosť angličtiny.

Softvér Faro

Komplexnejší je program Faro Scenect. Bohužiaľ nedokáže pracovať s ovládačmi Kinect, ktoré sa inštalujú ako súčasť zodpovedajúceho Microsoft SDK a sú potrebné pre Artec Studio, Skanect a samozrejme Kinect Fusion. Scenect bude vyžadovať, aby ste ich odstránili a nainštalovali ovládače OpenNI, inak nebude senzor rozpoznaný. Môže to byť spôsobené tým, že program je špeciálne navrhnutá bezplatná verzia softvéru Faro Scene, navrhnutá pre prácu s profesionálnymi 3D laserovými skenermi Faro.

Našli sme si čas, aby sme si v krátkosti porozprávali o tomto programe vo verzii 5.2. Ak chcete získať distribúciu, musíte vyplniť registračný formulár, po ktorom vám bude na v ňom uvedený e-mail zaslaný odkaz na stiahnutie.

Program dokáže spolupracovať so snímačmi Kinect a Asus Xtion Pro Live (distribúcia obsahuje pre ne potrebné ovládače OpenNI) a pre zvýšenie presnosti je možné ich kalibrovať pomocou kalibračného listu predtlačeného na tlačiarni. Je pravda, že uskutočniteľnosť takéhoto postupu pre takéto primitívne senzory nie je príliš jasná.

Na prácu budete potrebovať počítač so 64-bitovou verziou MS Windows. Pre Mac OS X neexistujú žiadne špeciálne distribúcie a ani dokumentácia nespomína možnosť práce pod týmto OS. Neexistuje žiadne rozhranie v ruskom jazyku a neexistujú žiadne pokyny v ruštine.

Naučiť sa tento program je o poznanie náročnejšie ako Skanect – napríklad musíte pochopiť pojmy ako skenovanie, oblak skenovaných bodov (mrak skenovacích bodov), pracovný priestor (pracovný priestor) a projekt (projekt skenovania), ale možnosti sú oveľa širší: objekt už nie je potrebné skenovať v jednej relácii, môžete pracovať s niekoľkými skenmi;


Skenovanie sa spustí ihneď po stlačení príslušného tlačidla.


Samozrejmosťou sú aj pokročilé nástroje na prezeranie. Podporované sú farebné textúry, ako aj väzba na externý súradnicový systém a porovnanie s CAD modelmi. Existujú aj niektoré možnosti úprav pomocou rôznych selektorov a výberových štetcov.

Ale v Skanecte nemôžete získať súbor modelu vhodný na 3D tlač. Ak chcete vytvoriť sieť, musíte najprv uložiť výsledok v jednom z dostupných formátov – napríklad VRML (*.wrl):


A potom ho otvorte v programe ako MeshLab a použite ho na vytvorenie súboru vo formáte STL alebo OBJ.

V porovnaní s minimálnou funkčnosťou Skanectu, nehovoriac o primitívnom Kinect Fusion Explorer, je teda Senect svojimi schopnosťami oveľa bližšie k Artec Studiu, hoci „ideológia“ spracovania je veľmi odlišná. Senect je však len verzia programu Faro Scene, prispôsobená pre dva typy lacných snímačov s obmedzenými schopnosťami, ktoré vôbec nie sú určené na profesionálnu prácu. To znamená, že ide o zjavnú „návnadu“: osoba, ktorá strávila veľa času a úsilia zvládnutím zložitosti Senectu a rozhodla sa prejsť na prácu s profesionálnymi 3D skenermi, sa nevyhnutne prikloní k produktom Faro.

To znamená, že už je jasné, že Faro a Artec sú rivalmi na trhu 3D skenerov; Nebudeme porovnávať ceny ich produktov, všimneme si len niekoľkých bodov. Po prvé: škoda, že Artec nemá takú „návnadu“ - na testovanie s cenovo dostupnými senzormi môžete použiť iba 30-dňovú skúšobnú verziu, čo nie vždy stačí. Po druhé: Produkty Artec sa v súčasnosti priaznivo porovnávajú s Faro, pretože existuje nielen ruská jazyková dokumentácia a ruské rozhranie v softvéri, ale aj podporná služba pripravená na komunikáciu s rusky hovoriacimi používateľmi, čo je pre drahé vybavenie a drahý softvér.

Záver

3D skenovacie programy ako Artec Studio sú v súčasnosti pomerne špecifické produkty, ak nie exotické. Je veľmi málo ľudí, ktorí majú skúsenosti s prácou na profesionálnej úrovni s viacerými z týchto programov a sú schopní inteligentne a vyvážene porovnať možnosti; Žiaľ, nie sme jednými z nich, a preto sa zdržíme akýchkoľvek záverov. Až na jednu vec, ktorá je čisto subjektívna: vďaka dostupnosti kvalitne spracovanej dokumentácie a užívateľsky prívetivému rozhraniu sa nám zvládnutie Artec Studia nezdalo ako nemožná úloha – len keby sme mali čas a chuť.

Dúfame, že v blízkej budúcnosti predstavíme čitateľom ďalšie produkty Artec – skenery.

Keďže použité zariadenia pracujú metódou štruktúrovaného osvetlenia, treba počítať s tým, že čierne povrchy svetlo pohlcujú, lesklé odrážajú. Preto je potrebné snímaný objekt najskôr očistiť od nečistôt a v prípade potreby aplikovať matný sprej. Uľahčuje a urýchľuje proces skenovania a zároveň pôsobí ako primer, t.j. umožňuje hladší povrch objektu. Náter sa dá ľahko odstrániť vodou alebo alkoholom. Existujú však prípady, keď je matovanie vylúčené, napríklad pri skenovaní drahých šperkov, z ktorých bude ťažké odstrániť zvyšný produkt.

Pre zvýšenie presnosti výsledku je objekt označený špeciálnymi bodkami na kontrastnom pozadí, ktoré sa automaticky čítajú pri 3D skenovaní a používajú sa na zošitie jednotlivých skenov.

2. Konfigurácia zariadenia a výber oblasti skenovania

V závislosti od použitého zariadenia je možné 3D skenovať objekty rôznych geometrických tvarov a rozmerov (naše štúdiové vybavenie nám umožňuje pracovať s objektmi o veľkosti od 3 cm do 2 m). Pre získanie maximálnej kvality 3D skenovania je potrebné správne vybrať „zónu skenovania“, vybrať vhodné miesto na umiestnenie skenera a po inštalácii kalibrovať zariadenie.

3. Komplexné skenovanie dielu

3D sken objektu sa získa jeho čítaním z rôznych bodov. V prípade hlbokých dier sa však viditeľná oblasť naskenuje a časť „neviditeľná“ pre 3D skener sa dokončí manuálne počas polovodičového modelovania. Proces si vyžaduje opatrnosť a dôsledný prístup – nesprávna inštalácia, konfigurácia zariadenia alebo chyba pri prenose dát si môžu vyžadovať zopakovanie všetkých krokov.

4. Zošitie jednotlivých skenov do jednej štruktúry

Skenovanie a následné zošívanie snímok sa vykonáva v špeciálnych programoch, napríklad RangeVision ScanCenter a RangeVision ScanMerge. Počas procesu zošívania sú výsledné skeny tiež spracované a odstránené z hluku, nečistôt a dier.

Výsledkom práce vykonanej v tejto fáze je polygonálny STL model, ktorý je množinou trojuholníkov.

5.Spracovanie modelu stl

Proces dokončovania skenov je jedným z najnáročnejších na prácu v 3D skenovaní. Koniec koncov, konečný výsledok priamo závisí od kvality šitia a následného spracovania. Výsledný 3D model vo formáte STL je možné ihneď vytlačiť na 3D tlačiarni.

6.Vytvorenie pevného modelu

Ak potrebujete pracovať s modelom v systéme CAD (computer-aided design), je potrebné povrch najskôr „vytvrdiť“ napríklad pomocou softvéru Geomagic Control X Následne je možné výsledný objemový model upravovať v ľubovoľnom CAD systém (Compass, Solidworks, Design X atď.) .

7.Vytvorenie konštrukčného stromu pre 3D model

Ak chcete získať kresbu naskenovaného objektu, musíte najskôr vytvoriť konštrukčný strom, ktorý je grafickým znázornením postupnosti objektov tvoriacich hotový výrobok: roviny, väzby, priestorové krivky a ďalšie prvky.


8.Vyhotovenie kresby

Na základe konečného modelu sa vytvorí výkres. V prípade potreby je doplnený o sken alebo kontúru na rezanie laserom. Pred vytvorením výkresu sa vykoná materiálová vedecká skúška na výber materiálu. Môže ho vybrať aj konštruktér na základe prevádzkových podmienok a účelu dielu.

Môžete si objednať kontaktovaním špecialistov spoločnosti Zanimatika. Naše štúdio má všetko potrebné vybavenie a softvér na dosiahnutie vysokej presnosti modelov akejkoľvek zložitosti. Kontaktuj nás!

Atraktívnosť aditívnych technológií je ťažké preceňovať. To je dôvod, prečo sú dnes zariadenia na podporu 3D tlače také populárne. Ak máte obmedzený rozpočet, môžete si 3D skener vyrobiť sami. Využívajú na to dostupné nástroje a jednotky alebo jednoducho premenia obyčajný smartfón na skener.

Vytvorenie 3D skenera pomocou webovej kamery

Na výrobu domáceho 3D skenera budete potrebovať:

  • kvalitná webová kamera;
  • lineárny laser, to znamená zariadenie, ktoré vyžaruje laserový lúč (na získanie vysokokvalitného skenovania je lepšie, aby bol lúč čo najtenší);
  • rôzne upevňovacie prvky vrátane uhla na kalibráciu;
  • špeciálny softvér na spracovanie naskenovaných obrázkov a údajov.

Upozorňujeme, že bez príslušného softvéru nebudete môcť vytvoriť digitálny model objektov a objektov. Preto sa najprv postarajte o dostupnosť špeciálnych programov. Napríklad laserový skener DAVID a TriAngles sa považujú za základné, vyžadujú si však použitie otočnej plochy.

Začnite s kalibračným uhlom. Na jeho vytvorenie si vytlačte šablónu (je súčasťou súpravy programu). Umiestnite ho tak, aby vytváral uhol 90 stupňov. Je dôležité, aby sa počas tlače zachovala správna mierka. Na tento účel použite kalibračnú váhu. Kamera sa kalibruje automaticky alebo manuálne, to zabezpečuje aj softvér.

Ak chcete naskenovať položku, musíte ju umiestniť do kalibračného rohu a oproti nej nainštalovať webovú kameru. Je dôležité umiestniť objekt presne do stredu obrazu na obrazovke. V nastaveniach webovej kamery musíte vypnúť všetky automatické úpravy. Pomáhajú tiež nastaviť farbu laserového lúča. Stlačením tlačidla „Štart“ sa uskutočnia plynulé pohyby. Lúč musí obiehať objekt zo všetkých strán. Toto bude prvý cyklus skenovania. V budúcnosti je potrebné zmeniť polohu lasera, aby pokryl všetky body, ktoré predtým neboli spracované.

Po dokončení všetkých procesov sa skenovanie zastaví a v programe sa zvolí režim „3D zobrazenie“. Ak nemáte po ruke laser, môžete ho nahradiť jasným zdrojom svetla. Zabezpečí premietanie tieňovej línie. V tomto prípade však zmeňte nastavenia v programe, ktoré budú zodpovedať týmto parametrom.

Vytvorenie 3D skenera z dvoch webových kamier

Ak potrebujete vysokú presnosť digitalizácie, budete musieť použiť dve webové kamery. V tomto prípade je zdroj svetla nahradený druhou kamerou. Urob si sám 3D skener z dvoch kamier umožňuje minimalizovať čas výpočtov pre body spadajúce do laserového pruhu.

Vytvorenie 3D skenera z projektora a webovej kamery

Na to budete potrebovať:

  • projektor;
  • webkamera;
  • Program laserového skenera DAVID;
  • Statívy pre webové kamery a projektory;
  • kalibračný panel (pripevnite dva malé listy drevotriesky pod uhlom 90 stupňov a prilepte listy papiera s predtlačenými šablónami pomocou suchého lepidla);
  • gramofón (môže byť vyrobený zo starého cvičebného stroja milosti a niekoľkých kolíkov).

Ak chcete naskenovať objekt, umiestnite ho vertikálne a urobte 7-8 skenov, pričom ho otočte v kruhu. Výsledné skeny spojíme. Potom zmeníme polohu objektu a vykonáme rovnaký postup. Kombinujeme skeny dvoch polovíc objektu. Kliknutím na tlačidlo „poistka“ získame trojrozmerný model objektu. Dá sa uložiť v ľubovoľnom zvolenom formáte a potom spracovať pomocou:

  • Delсam LastMaker;
  • Easylast;
  • Posledný dizajn a inžinierstvo;
  • Forma 2000;
  • Obuvník QS.

Vytvorenie 3D skenera z hernej konzoly

Xbox One je konzola, ktorá je už vybavená Kinectom druhej generácie a dá sa použiť ako 3D skener. Ak máte bežný herný ovládač, môžete si vytvoriť 3D skener z kinectu pomocou nasledujúcich programov:

  1. Kinect Fusion. Vytvára vysoko detailné modely čítaním údajov zo senzorov Kinect.
  2. Skanect. S jeho pomocou sa vytvárajú 3D obrazy miestností so všetkými objektmi, ktoré sa v nich nachádzajú. Ak chcete vytvoriť trojrozmerný model okolitého priestoru, musíte zariadenie jednoducho otáčať okolo seba. Pre detailné detailovanie jednotlivých objektov je potrebné na ne opäť nasmerovať fotoaparát.


Vytvorenie 3D skenera zo smartfónu

Ako vyrobiť 3D skener z bežného mobilného zariadenia? Dnes na to slúžia rôzne softvérové ​​produkty. S ich pomocou sa smartfón zmení na plnohodnotný 3D skener. Najpopulárnejšie softvérové ​​​​algoritmy:

  1. MobileFusion. Sleduje polohu objektu pomocou štandardného fotoaparátu a potom nasníma fotografiu. Zo série fotografií sa získa trojrozmerný model. Funguje na rôznych platformách a OS.
  2. Pomáha pri vytváraní trojrozmerných fotografií akýchkoľvek predmetov a následne ich odosiela do 3D tlačiarne.
  3. Autodesk 123D Satch. Pomocou tohto programu sa vytvárajú a tlačia na aditívne zariadenia trojrozmerné modely budov, ľudí a iných predmetov, ktoré je možné fotografovať zo všetkých uhlov a strán.

Takéto systémy nevyžadujú hardvérové ​​úpravy ani internetové pripojenie. Ak chcete začať, stačí spustiť mobilnú aplikáciu a pohybovať sa telefónom po objekte, ktorý sa skenuje.