Разработка моделей по 3D сканированию

3D сканирование — распространенная технология для точных измерений. Результатом 3D сканирования является облако точек, расположение которых создает поверхность измеряемого объекта.

Полученную модель чаще всего нельзя сразу использовать для 3D печати либо для обработки на станках с ЧПУ, т.к. первоначально модель получается со множеством дефектов: рваные края, непросканированные места, дырки, лишние точки. Эти дефекты возникают из-за разных причин: слишком блестящая или темная поверхность, блики, загрязнения на объекте, неверная работа самого сканера, невозможность подлезть сканером к нужному месту, посторонние предметы в кадре. Такие проблемы можно устранять в специальных программах автоматически, однако чащу всего это не даст необходимого результата.

Для инженерной проработки изделия необходимо создавать на основании 3D скана твердотельную 3D модель (CAD). Такие модели необходимы для проведения различных прочностных расчетов при подготовке производства, вычисления массы и объема изделия, проведения симуляций. Твердотельные модели также необходимы при проектировании оснастки для изготовления деталей (штампы, пресс-формы, модельная оснастка, станочные приспособления). По CAD моделям можно точно измерить расстояние до любой точки, построить на их основании чертежи, написать управляющие программы для высокоточного оборудования.

Процесс разработки 3D моделей по 3D скану

Создание 3D модели по полученному облаку точек — сложная инженерная задача. Существуют команды для автоматического конвертирования твердотельной модели из скана (Auto Surface). Но модель должна быть либо крайне проста, либо эта команда не принесет вам желаемого результата, т.к. алгоритмы построения пока очень слабы. Поэтому при разработке 3D-модели конструктор просто опирается на имеющиеся точки, а модель по сути строит вручную, придавая поверхностям и телам необходимые формы и размеры при помощи стандартных команд программы. Для простых примитивов (цилиндров, плоскостей, конусов, шаров, торов) используются автоматические средства определения размеров, однако их значения все равно чаще всего пересматриваются — либо они подгоняются под стандартные значения, либо корректируются исходя из условий работы (натяги и зазоры).

В процессе проектирования необходимо постоянно сравнивать 3D скан с моделью — хорошим показателем является наибольшее количество пересечений. Чем они равномерней распределены по всех граням — тем точней модель. Однако не стоит забывать, что готовое изделие не является идеальным, а 3D модель должна описывать идеальную геометрию, поэтому для правильного распределения повторяющихся элементов иногда приходится отходить от пересечений.

Доработка 3D сканов может заключаться просто в удалении всех дефектов. Модель также можно масштабировать, ретушировать, сглаживать неровности и убирать недостатки, которые были на самой детали. Например, полученная нами после сканирования пластилиновая лошадь имеет на хвосте непросканированные места и дырки. В кадр попала часть постамента, на котором стояла фигура. Это все необходимо убирать. Также в процессе обработки убираем дефекты, которые были на пластилиновой лошади: царапины, отпечатки пальцев, повреждения — их на готовом изделии быть не должно.