Oптические 3D сканеры

ОПТИЧЕСКИЕ 3D-СКАНЕРЫ

Инновационные технологии структурированного света для высокоточного сканирования

Оптические 3D-сканеры представляют собой высокотехнологичное оборудование, использующее структурированный свет для создания точных цифровых моделей физических объектов. Компания Велмас предлагает широкий выбор современных оптических 3D-сканеров, которые обеспечивают непревзойденную точность, скорость и удобство работы при решении задач обратного инжиниринга, контроля качества и быстрого прототипирования.

Принцип работы оптических 3D-сканеров

Технология структурированного света, применяемая в оптических 3D-сканерах, основана на проецировании специальных световых шаблонов (чаще всего в виде сетки или полос) на поверхность объекта и фиксации их искажений с помощью высокоточных камер. Искажения светового паттерна, вызванные геометрией объекта, анализируются системой, которая на их основе рассчитывает трехмерные координаты каждой точки поверхности.

Основные элементы технологии структурированного света:

• Световой проектор – создает и проецирует структурированные световые паттерны на объект
• Высокоразрешающие камеры – фиксируют деформации световых паттернов на поверхности
• Вычислительный модуль – анализирует данные и создает трехмерную модель
• Специализированное программное обеспечение – обрабатывает результаты и предоставляет инструменты для работы с полученными данными

Методы проецирования структурированного света:

1. Метод фазового сдвига

Наиболее точный метод, при котором на объект последовательно проецируется серия синусоидальных паттернов с различным фазовым сдвигом. Анализ комбинации этих паттернов позволяет с высокой точностью определить положение каждой точки поверхности.

Преимущества метода:

• Субмикронная точность измерений (до 0,005 мм)
• Высокая плотность получаемых данных
• Отличная работа с объектами сложной формы
• Нечувствительность к внешним оптическим помехам

2. Кодирование паттернов

Метод основан на проецировании серии бинарных или цветовых кодов, которые позволяют однозначно идентифицировать каждую точку объекта.

Преимущества метода:

• Высокая скорость сканирования
• Возможность работы с движущимися объектами
• Устойчивость к частичным помехам в проекции

3. Гибридные методы

Современные оптические 3D-сканеры часто используют комбинацию различных методов проецирования для достижения оптимального баланса между скоростью и точностью измерений.

Модельный ряд оптических 3D-сканеров Велмас

Оптискан I

Профессиональный оптический 3D-сканер с двумя диапазонами сканирования, идеально подходящий для работы с объектами различного размера. Оснащен четырьмя высокоразрешающими камерами для максимальной детализации результатов сканирования.

Основные характеристики:

• Точность: до 0,01 мм
• Разрешение: до 0,05 мм
• Камеры: 2 × 9 Мпикс + 2 × 12 Мпикс
• Область сканирования: от 80×60 мм до 1000×750 мм
• Скорость сканирования: до 1,2 секунды на скан
• Захват цвета: полноцветное сканирование

Области применения:

• Машиностроение и автомобильная промышленность
• Аэрокосмическая отрасль
• Медицина и здравоохранение
• Культурное наследие и археология
• Промышленный дизайн

Оптискан II

Компактный и высокоточный оптический 3D-сканер, предназначенный для реверс-инжиниринга, бесконтактного контроля качества и быстрого прототипирования объектов среднего размера (от 7 см до 1 м).

Основные характеристики:

• Точность: до 0,015 мм
• Разрешение: до 0,07 мм
• Камеры: 2 × 8 Мпикс
• Область сканирования: от 100×75 мм до 600×450 мм
• Скорость сканирования: до 1,5 секунды на скан
• Захват цвета: полноцветное сканирование

Области применения:

• Контроль качества
• Реверс-инжиниринг
• Быстрое прототипирование
• Образование и научные исследования
• Производство потребительских товаров

ОптаСкан Профессионал

Высокоточный оптический 3D-сканер профессионального уровня с расширенной рабочей зоной и улучшенными характеристиками захвата данных. Оптимальный выбор для задач, требующих максимальной точности и детализации.

Основные характеристики:

• Точность: до 0,007 мм
• Разрешение: до 0,03 мм
• Камеры: 2 × 16 Мпикс
• Область сканирования: от 120×90 мм до 800×600 мм
• Скорость сканирования: до 0,8 секунды на скан
• Захват цвета: полноцветное сканирование с HDR

Области применения:

• Высокоточное машиностроение
• Производство инструментов и оснастки
• Медицинские имплантаты и протезирование
• Ювелирное дело
• Точное литье

ОптаСкан Портабл

Портативная система оптического 3D-сканирования, сочетающая компактность и мобильность с высоким качеством получаемых данных. Идеальное решение для сканирования в полевых условиях или непосредственно на производстве.

Основные характеристики:

• Точность: до 0,02 мм
• Разрешение: до 0,1 мм
• Камеры: 2 × 5 Мпикс
• Область сканирования: от 150×120 мм до 400×300 мм
• Скорость сканирования: до 2 секунд на скан
• Автономность: до 4 часов работы от аккумулятора

Области применения:

• Мобильный контроль качества
• Документирование объектов на местах
• Архитектура и реставрация
• Криминалистика
• Полевые инженерные работы

Технические характеристики

Модель	Точность (мм)	Разрешение (мм)	Рабочая зона (мм)	Камеры (Мпикс)	Скорость сканирования (сек/скан)	Захват цвета
Оптискан I	0,01	0,05	80×60 - 1000×750	2×9 + 2×12	1,2	Да
Оптискан II	0,015	0,07	100×75 - 600×450	2×8	1,5	Да
ОптаСкан Профессионал	0,007	0,03	120×90 - 800×600	2×16	0,8	Да, с HDR
ОптаСкан Портабл	0,02	0,1	150×120 - 400×300	2×5	2,0	Да

Преимущества оптических 3D-сканеров

Высокая скорость сканирования

Оптические 3D-сканеры позволяют захватывать большие области поверхности за один скан, что значительно сокращает общее время получения данных. В отличие от контактных или лазерных сканеров, которые собирают информацию точка за точкой или линия за линией, сканеры со структурированным светом мгновенно получают данные о всей видимой поверхности объекта.

Превосходная детализация поверхности

Благодаря использованию высокоразрешающих камер и прецизионной оптики, сканеры структурированного света способны фиксировать мельчайшие детали поверхности, включая текстуру, мелкие углубления и выступы, что делает их идеальным выбором для сканирования объектов со сложной геометрией.

Бесконтактное измерение

Технология не требует физического контакта с объектом, что позволяет сканировать хрупкие, мягкие или деформируемые предметы без риска их повреждения или изменения формы. Это особенно важно при работе с ценными артефактами, прототипами или деликатными деталями.

Возможность цветного сканирования

Оптические 3D-сканеры способны одновременно захватывать геометрию и цвет объекта, что позволяет создавать реалистичные цветные 3D-модели. Это критически важно для задач в области дизайна, культурного наследия, медицинской визуализации и производства потребительских товаров.

Универсальность применения

Благодаря различным рабочим зонам и настраиваемым параметрам сканирования, оптические 3D-сканеры могут эффективно работать с объектами самых разных размеров и материалов – от мелких деталей до крупногабаритных конструкций.

Простота эксплуатации

Современные оптические 3D-сканеры оснащены интуитивно понятным программным обеспечением и полуавтоматическими процессами калибровки, что делает их доступными для пользователей с различным уровнем технической подготовки.

Сравнение с другими технологиями 3D-сканирования

Оптические vs Лазерные 3D-сканеры

Параметр	Оптические 3D-сканеры	Лазерные 3D-сканеры
Принцип работы	Проецирование структурированного света	Триангуляция лазерного луча
Скорость сканирования	Очень высокая (целая поверхность за один скан)	Средняя (линия за линией)
Точность	Очень высокая (до 0,007 мм)	Высокая (до 0,01 мм)
Работа с блестящими поверхностями	Средняя	Хорошая
Работа с темными поверхностями	Средняя	Очень хорошая
Захват цвета	Встроенный	Требует дополнительного оборудования
Дистанция сканирования	Ограниченная (до 2 м)	Средняя и большая (до сотен метров)
Влияние внешнего освещения	Высокое	Низкое
Размер сканера	Компактный	От компактного до крупногабаритного

Оптические vs Контактные 3D-сканеры (КИМ)

Параметр	Оптические 3D-сканеры	Контактные 3D-сканеры (КИМ)
Принцип работы	Бесконтактное измерение	Физический контакт с поверхностью
Скорость сканирования	Очень высокая	Низкая
Точность	Очень высокая (до 0,007 мм)	Сверхвысокая (до 0,001 мм)
Плотность данных	Очень высокая	Низкая (отдельные точки)
Риск повреждения объекта	Отсутствует	Существует
Работа с мягкими материалами	Отличная	Ограниченная
Мобильность	Высокая	Низкая
Стоимость	Средняя	Очень высокая

Области применения оптических 3D-сканеров

1. Обратный инжиниринг

Создание точных цифровых моделей существующих объектов для анализа их конструкции, модификации или воспроизводства. Оптические 3D-сканеры позволяют быстро и точно оцифровывать детали любой сложности, что особенно ценно при отсутствии исходной технической документации.

Примеры применения:

• Воссоздание деталей, снятых с производства
• Модификация и улучшение существующих продуктов
• Анализ и копирование конкурентных изделий
• Преобразование физических моделей в CAD-файлы

2. Контроль качества

Сравнение изготовленных деталей с их CAD-моделями для выявления отклонений от проектных спецификаций. Оптические 3D-сканеры обеспечивают полное документирование геометрии изделия и автоматическое формирование отчетов о соответствии.

Примеры применения:

• Инспекция первой детали (FAI)
• Контроль размеров и формы
• Анализ деформаций и износа
• Сравнение с CAD-моделями
• Документирование качества

3. Быстрое прототипирование

Создание физических прототипов из цифровых моделей с помощью аддитивных технологий. Оптические 3D-сканеры позволяют быстро оцифровывать макеты и прототипы, внося изменения в цифровую модель перед созданием следующей итерации.

Примеры применения:

• Создание прототипов новых продуктов
• Итерационное совершенствование дизайна
• Подготовка моделей для 3D-печати
• Проверка эргономики и функциональности

Программное обеспечение для обработки данных

Все оптические 3D-сканеры Велмас поставляются с профессиональным программным обеспечением, которое обеспечивает полный цикл обработки данных сканирования:

Модуль сбора данных

• Управление параметрами сканирования
• Автоматическая калибровка системы
• Визуальный контроль процесса сканирования
• Предварительная обработка данных

Модуль обработки данных

• Автоматическое и ручное совмещение сканов
• Фильтрация и оптимизация облака точек
• Построение полигональной модели
• Заполнение отверстий и устранение дефектов
• Текстурирование и создание цветных моделей

Модуль контроля качества

• Сравнение с CAD-моделями
• Построение цветовых карт отклонений
• Измерение геометрических параметров
• Создание отчетов о контроле качества
• Статистический анализ отклонений

Модуль обратного инжиниринга

• Построение NURBS-поверхностей
• Создание параметрических CAD-моделей
• Экспорт в популярные CAD-форматы
• Оптимизация геометрии для производства
• Создание сечений и чертежей

Комплектация и аксессуары

Стандартная комплектация

• Оптический 3D-сканер выбранной модели
• Калибровочная панель
• Поворотный стол (для моделей Оптискан I и ОптаСкан Профессионал)
• Программное обеспечение для сбора и обработки данных
• Транспортировочный кейс
• Комплект кабелей и адаптеров
• Руководство пользователя

Дополнительные аксессуары

• Автоматический поворотный стол – для полностью автоматизированного кругового сканирования
• Маркеры позиционирования – для сканирования крупногабаритных объектов
• Расширенный комплект калибровочных панелей – для различных размеров сканируемых объектов
• Мобильная рабочая станция – высокопроизводительный ноутбук со специализированной графической картой
• Система позиционирования – для автоматизации процесса сканирования больших объектов
• Годовая техническая поддержка и обновления ПО

Услуги и поддержка

Компания Велмас предлагает полный спектр услуг по внедрению и обслуживанию оптических 3D-сканеров:

Консультации и демонстрация

Наши специалисты проведут детальную консультацию и помогут выбрать оптимальную модель 3D-сканера под ваши задачи. По запросу мы можем организовать демонстрацию оборудования на вашем предприятии с тестовым сканированием ваших объектов.

Обучение и внедрение

Мы проводим комплексное обучение персонала работе с оптическими 3D-сканерами и программным обеспечением для обработки данных. Программа обучения включает теоретическую часть и практические занятия на реальных объектах.

Техническая поддержка

Наша служба технической поддержки готова помочь решить любые вопросы, связанные с эксплуатацией оборудования. Мы обеспечиваем оперативный ответ на запросы и, при необходимости, выезд специалиста на объект.