Сканирование сложных объектов.

Ниже описывается процесс выполнения достаточно типового заказа на 3d сканирование - декоративного элемента из дерева. Высота объекта без выступающего деревянного бруска с отверстиями – около 400 мм, полная высота – 700 мм, ширина около 190 мм.


Сложности при сканировании заключались в следующем:

  • Поверхность объекта покрыта тёмной, но при этом слегка бликующей краской – это приводит к увеличению шума в данных и появлению дыр в местах бликов. Обычно в таких случаях рекомендуется нанесение матирующего покрытия перед сканированием.
  • Объект содержит как гладкие формы, так и мелкие элементы декора. Применение максимально большой области сканирования в этом случае не позволит качественно отсканироать мелкие элементы.
  • Объект обладает высокой степенью симметричности, это может создать трудности при определении правильного положения отдельных фрагментов.
  • Покраска объекта и наклейка на него маркеров были нежелательны, так как объект представлял собой материальную ценность.

В результате было найдено оптимальное решение.
Сканирование проводилось сканером VTScanner Standard с областью сканирования номер 2 - 300x225x225 мм. Область сканирования имеет размер заметно меньше размера самого объекта, что позволило качественно отсканировать мелкие элементы декора, однако количество фрагментов также заметно выросло. Сам объект сканировался по частям, отдельные фрагменты совмещались при помощи вспомогательного объекта – чёрной доски с хаотично наклееными маркерами. Для повышения надёжности и удобства вначале, при помощи самого сканера, была создана опорная сеть, состоящая из координат маркеров расположенных на доске. Так как маркеры при сканировании распознаются программным обеспечением 3d сканера автоматически, совмещение фрагментов происходило без помощи оператора, что значительно упростило работу.

Объект располагался на вспомогательной доске в нескольких положениях, каждый раз поворачиваясь вокруг своей оси. В результате получилось 7 положений. В каждом положении сканирование проводилось под углом к оси объекта по частям сначала от низа к верху, затем от верха к низу. За каждый проход от верха к низу или от низа к верху получалось 6 автоматически сшитых фрагментов.

 
На рисунке показан процесс сканирования – отсканировано 6 фрагментов в одном из положений, сканирование снизу вверх.


В результате сканирования получилось 14 групп, по 6 фрагментов в каждой. Эти группы были очищены от видимых посторонних элементов, таких как фрагменты вспомогательной доски.


Две группы по 6 фрагментов, отсканированные в противоположных направлениях.

Очищенные группы фрагментов приведены в общую систему координат. Объект обладал сильной симметричностью, для правильного определения положения группы фрагментов относительно других групп использовалась уникальная геометрия выступающего бруска с дырками. Общее количество треугольников во всех фрагментах составило 72 миллиона. Программное обеспечение 3d сканера позволяет легко работать с такими и большими объёмами данных.


Фрагменты собранные вместе.

Далее, из всех фрагментов была сгенерирована единая поверхность из точек и треугольников и сохранена в формате STL. Количество треугольников в готовой STL модели составило более 6 миллионов.
Полученная STL модель является результатом трёхмерного сканирования и может быть использована для редактирования, перевода в CAD форматы или передачи напрямую в системы прототипирования, например, для печати на 3d принтере или изготовления на 3d фрезерном станке с ЧПУ.