3D-технологии начали интенсивно проникать во многие сферы человеческой деятельности в начале XXI в. Естественно, большинство людей свяжут 3D с киноискусством, мультипликацией и играми. Но это не совсем так, ведь данная технология охватывает гораздо больше спектров нашей жизни и перспектива ее применения значительно шире.

Существует большое количество способов и методов создания 3D-моделей объектов, используя которые можно будет распечатать на 3D-принтере соответствующий объект. 3D-принтер является программируемым устройством, которое создаёт объект в трёхмерном измерении на основе загружённой в него электронной модели. Иными словами, с помощью принтера можно переносить любые виртуальные объекты в реальный мир.

1. Основные технологии 3D-моделирования

Важнейшим этапом в процессе 3D-печати является создание модели объекта. От того, насколько будет полным соответствие между объектом и его моделью, зависит конечный результат 3D-печати. Этап создания 3D-модели объекта называется трёхмерным моделированием.

В зависимости от решаемых задач модель объекта может быть полной (монолитной), т.е. фактически являться дубликатом реального объекта, но может отражать только какую-то его сторону, рассматриваемую в задаче. Например, для проектирования узлов и деталей в машиностроении в основном требуется полная модель, которая должна содержать информацию как о внешней форме объекта, так и о его внутреннем устройстве.

При решении задач проектирования объектов архитектуры и строительства часто требуется отразить и работать только с поверхностью сооружения или, например, с какими-то общими планами. При создании программ управления роботами достаточно иметь каркасную или так называемую проволочную модель, которая является наиболее простой и поэтому позволяет отслеживать движения робота в реальном масштабе времени.

Перечисленные пространственные модели – каркасные, поверхностные монолитные – описывают реальные объекты с разной степенью подробности, что определяет их разную вычислительную сложность. Познакомимся с особенностями перечисленных моделей и сферами их использования.

Каркасная модель. В такой модели описываются только точки и связывающие их рёбра, и полностью отсутствует описание поверхностей. Поэтому основное отличие модели – её прозрачность. Естественно к каркасной модели неприемлемо понятие объёма. В этом случае при визуализации такой модели только для довольно простых моделей можно получить представление о форме и устройстве объекта.

Основной областью применения каркасных моделей является робототехника, где одной из самых распространённых задач является моделирование движения робота. Так как каркасная модель наиболее простая, то для работы с ней не требуется особых вычислительных ресурсов. Поэтому задача анализа движения робота решается практически в реальном масштабе времени.

Поверхностная модель. В представлении поверхностной модели описываются не только точки и ребра, но и поверхности. Поэтому при выполнении визуализации объекта можно применять механизм удаления скрытых линий и поверхностей, что создаёт условия для однозначного представления о форме объекта.

Основными областями применения поверхностных моделей являются архитектура и строительство, а также те области, где решаются задачи моделирования динамических поверхностей – фюзеляжи самолетов, обводы судов, воздушные каналы и другие поверхности. В основе создания поверхностных моделей лежат различные методы аппроксимации, позволяющие формировать поверхности с заданными характеристиками.

Монолитная модель. Как отмечалось выше, монолитная (полная) модель является практически цифровым дубликатом реального объекта и поэтому она наиболее сложная и требующая повышенных вычислительных ресурсов при выполнении моделирования.

Так как монолитная модель содержит всю информацию о рёбрах, поверхностях и внутреннем устройстве, то она имеет объём и массу, следовательно, и сведения о материале. Основной областью применения монолитных моделей является машиностроение.

При создании модели для анимации необходимо учесть её внешнюю привлекательность, а также выполнить её оптимизацию для последующей работы. При этом в качестве критериев оптимизации используется топология и количество полигонов.

Одним из способов представления 3D-модели является использование полигональных сеток.

Полигон и полигональная сетка. Полигон – многоугольник, минимальная поверхность для визуализации объекта в 3D-графике. Полигональная сетка задаётся тремя множествами – множеством вершин, множеством граней и множеством рёбер. Перечисленные множества однозначно задают форму объекта в 3D-графике. Чаще всего грани представляют собой полигоны из трёх или четырёх вершин, так как это упрощает рендеринг. Термин «рендеринг» означает процесс визуализации объекта по его модели посредством программных средств. При этом модель представляет собой описание объекта средствами принятого языка или в виде определённой структуры данных. Типовыми операциями в процессе преобразований полигональных сеток, как правило, являются операции булевой алгебры, сглаживания, упрощения и другие.

Полигональную сетку можно представить разными способами. Выбор того или иного способа зависит от решаемой задачи. Для представления полигональной сетки используются несколько видов полигонов.

Полигон, состоящий из трёх вершин. Такой полигон – самый простой вариант, так как состоит из минимального числа вершин и рёбер. Сетки из таких полигонов обычно применяют в компьютерных играх.

Полигон, состоящий из четырёх вершин. Наиболее широко применяемый вид полигона для создания 3D-форм и при выполнении различных преобразований в полигональных сетках. Если предполагается, что 3D-модель в будущем будет подвергаться изменениям, анимированию и сглаживанию, то создание полигональной сетки из таких полигонов является обязательным.

Полигон, состоящий из пяти и более вершин. Используется при построении полигональных сеток редко, так как возникает ряд отрицательных моментов, таких как:

• появление дополнительных сложностей при выполнении текстурирования, рендеринга или анимации;
• появление трудностей при решении задачи сглаживания на поверхностях, имеющих много изгибов.

Как указывалось выше, 3D-модель для анимации необходимо оптимизировать по таким критериям, как топология и количество полигонов. При этом понятие топологи подразумевает следующие её свойства:

• плавность и потоковость в организации полигонов;
• непротиворечивость полигональной сетки и её непрерывность;
• оптимальное количество полигонов сетки;
• отсутствие каких-либо пересечений и загибов;
• грани полигонов должны быть непрерывными и плавными линиями.

Рассматривая трёхмерный объект после выполнения рендеринга, можно не видеть полигональную сетку. Часто, создавая модель, разработчики применяют опцию «режим сетки», что помогает удобно менять составляющие полигонов и придавать модели объекта правильную форму.

2. Виды и методы 3D-моделирования

В 3D-моделировании особенно полезной является функция Subdivision (подразделение). В реальном мире нет идеальных углов, все они скруглены. В связи с этим главной задачей функции Subdivision является разбиение (подразделение) полигонов на более мелкие части, что приводит к «разглаживанию» углов и визуальному эффекту гладких переходов.

Практически все 3D-редакторы имеют в своём составе функцию создания сплайнов (трёхмерных кривых), а одним из эффективных способов представления 3D-моделей является применение сплайнового моделирования. В этом случае создание 3D-модели на базе сплайнов состоит в построении сплайнового каркаса, который используется в дальнейшем для создания огибающей трёхмерной поверхности. При этом широко применяется набор сплайновых примитивов. Визуализация объекта на экране монитора выполняется посредством видеокарты, которая работает только с полигональными объектами. Поэтому при подготовке визуализации объектов, содержащих сплайновые кривые, их необходимо разбить на полигоны.

Скульптурное моделирование. Является одним из видов трёхмерного моделирования, который ещё называют 3D-скульптинг. Этот вид моделирования существенно отличается от моделирования на основе полигональных сеток. В качестве основного метода формирования 3D-скульптур используется деформация отдельных частей объекта, которая выполняется с помощью набора инструментов скульптинга. При этом можно управлять вогнутостью или выпуклостью модели, менять материал, углы и грани поверхности, и выполнять многие другие операции.

К 3D-скульптингу прибегают, когда эффективней создавать формы из «виртуальной глины», чем по точкам редактировать полигоны. Этот этап отличается возможностью использования творческого подхода. Далее следует дополнительная обработка модели инструментами программ моделирования. Этот процесс называют ретопология, который фактически означает преобразование полигональной сетки.

На следующем этапе создания 3D-модели выполняют текстурирование, которое приближает поверхность модели к максимальной степени реалистичности. Перед выполнением текстурирования, модель проходит специальную подготовку, которую называют разверткой или маппингом. Практически маппинг является раскроем модели, в процессе чего она разделяется на части. Далее эти части проецируются на квадратную плоскость. При этом с частями можно выполнять операции растягивания, выравнивания по размеру, масштабирования и плотного упаковывания, чтобы вписаться в квадрат. Выполнение этих операций позволяет не только получить качественную детализацию текстуры 3D-модели, но и экономить память.

После завершения процедуры развёртки приступают к созданию текстуры. При этом можно использовать любой графический редактор, в котором имеется функция ручного рисования или есть возможность помещать выбранные текстуры в соответствующие полигоны 3D-модели.

В настоящее время имеются специальные программы, которые позволяют размещать текстуры непосредственно на модели с практически одновременной визуализацией результата. Например, такими программами являются Substance painter или Substance Designer.

С целью приближения 3D-модели к реалистическому восприятию была разработана модель PBR (Physically based rendering). Главной отличительной особенностью этой модели является учёт фактуры материала, а также возможность расчёта и визуализации реалистичной осве- щённости поверхности объекта. Для этого в модели хранятся нормали каждой вершины. При этом все полигоны, имеющие общую вершину, имеют одну и ту же нормаль, что и создаёт при визуализации кажущуюся плавность их формы. Такой эффект называют плавным затенением. Кроме того, были разработаны текстуры, которые учитывают связь материала с его освещением.

Существуют различные способы создания материалов в разных рендерах (визуализаторах). Поэтому в модели PBR предусмотрены несколько видов рабочих подходов. Среди них выделяются два в качестве основных:

• Metalness/Roughness, который даёт право пользователю выбрать материал как металл или как диэлектрик и задать шероховатость поверхности, что в результате определит размытость отражений;
• Specular/Gloss, который предоставляет пользователю возможность регулирования силы отражений и получения глянца нужного качества.

Современый рендер Metalness/Roughness выполняет многие расчё- ты и считается наиболее экономичным и автоматизированным. В основе физически корректного рендера лежит теория микроповерхностей, в которой поверхность рассматривается как множество хаотично ориентированных микроплоскостей. При этом каждая из них имеет свою собственную нормаль, в результате чего свет отражается в единственном направлении. Для примера в табл. 1 приведём некоторые особенности популярных текстур.

Таблица 1.Особенности популярных текстур

Текстура	Особенности
Текстура Metal, изображение чёрно-белое	Белое изображение – металл, черное – диэлектрик, а различные оттенки серого цвета соответствуют крашеному, грязному, ржавому металлу и т. д.
Roughness, изображение чёрно-белое	Можно управлять шероховатостью материала. При «грубом» материале отраженный свет рассеивается в нескольких направлениях
Текстура	Особенности
Текстура Bump, изображение чёрно-белое	Возможно управление рельефом поверхности с большой детализацией, что реализуется освещением поверхности и чёрно-белой картой высот
Текстура Normal, изображение цветное	Возможно имитировать искривление поверхности, за счёт изменения угла отражения света от поверхности. Повышенная точность по сравнению с Bump mapping

На сегодняшний день используются четыре основных метода создания моделей 3D-объектов: NURBS-моделирование, полигональное моделирование, скульптурное моделирование и комбинированный подход. Каждый из названных методов может применяться в различных ситуациях: в одних – упрощает создание 3D-модели, в других – повышает их точность, в-третьих – позволяет получить необычные эффекты.

NURBS-моделирование или векторное моделирование. NURBS – аббревиатура от английского (Non-uniform rational B-spline) переводится как неоднородный, рациональный B-сплайн. NURBS – математическая форма представления кривых и поверхностей, которая из-за простоты и удобства работы с ней получила признание в компьютерной графике. NURBS является частным случаем (неоднородный и рациональный) B-сплайна.

Примерно 70 лет назад во многих отраслях машиностроения возникла задача точного, математического описания поверхностей произвольной формы, которое могло бы заменить физическую (материальную) модель объекта. Поиск решения этой задачи тесно связан с именем француза Пьера Безье, познакомившего проектировщиков со сплайнами, среди которых наиболее известными являются сплайны Безье. Позже на основе сплайнов Безье было сделано обобщение в виде неоднородных, рациональных B-сплайнов. Термин B-сплайн является сокращением от словосочетания «базисный сплайн». B-сплайн позволяет описывать кривые, заданные сплайн-функциями, как линейными комбинациями B-сплайнов.

Первые применения NURBS были в CAD-системах автомобильных компаний, но со временем они появились практически во всех профессиональных приложениях для компьютерной графики, например в Maya, 3Ds Max, AutoCAD и других.

В настоящее время наиболее широкое применение NURBS находит в машиностроении. Это обусловлено тем, что кривые и поверхности в NURBS описываются функциями координат, которые достаточно точно вычисляются в любых точках кривых и поверхностях. В свою очередь это обеспечивает точную форму трёхмерной модели.

Полигональное моделирование. Ретроспективно полигональное моделирование является наиболее старым методом моделирования, на базе которого создаются практически любые пространственные формы. Однако в некоторых случаях это не всегда можно сделать эффективно, подразумевая простоту процесса и его быстроту. Точность метода невысокая, поэтому, например, при моделировании ювелирных изделий приходится часть работы выполнять приближённо.

Специфика полигонального моделирования позволяет существенно экономить вычислительные ресурсы компьютера. В связи с этим полигональные модели часто применяют для пространственной визуализации объекта.

Скульптурное моделирование, как уже указывалось выше, является одним из видов трёхмерного моделирования. После того как пикселю придали координату высоты, т.е. сделали его трёхмерным, появилась возможность разбиения полигональной модели на большое количество граней и работать с ней как с пластилином, глиной или воском. Такой подход позволил работать с очень мелкими деталями на трёхмерной модели и, как следствие, создавать формы с высокой детализацией и текстуры нормалей.

3. Технические средства 3D-сканирования

Общие замечания. Напомним, что 3D-модели для печати можно получить тремя способами:

• найти подходящую модель в интернете и загрузить её;
• создать модель в программе 3D-моделирования или CAD-приложении;
• получить модель с помощью 3D-сканера.

Первые два способа создания 3D-модели были описаны в предыдущих подразделах пособия. В этом подразделе познакомимся с техническими средствами 3D-сканирования.

Спрос на трёхмерные сканеры возник в связи с постановкой практической задачи измерения геометрии реальных 3D-объектов и, как следствие, создания их 3D-моделей. Причём эта задача почти одновременно была поставлена во многих областях человеческой деятельности – дизайн, инженерия, технология и других.

3D-сканеры, как правило, применяются для быстрого прототипирования, т.е. преобразования объектов в оцифрованные данные, на основе которых далее строятся 3D-модели.

При формировании 3D-модели сканер использует процесс проецирования множества точек геометрических образцов на поверхности объекта. Далее на основе этих точек выполняется экстраполяция формы объекта, т.е. её реконструкция. Необходимо иметь в виду, что 3D-сканеры собирают данные только о видимых поверхностях объекта. Кроме того, в результате однократного сканирования практически невозможно получить точную модель объекта. Поэтому для создания точной модели объект необходимо рассмотреть со всех сторон, что потребует выполнения многократного сканирования из разных направлений с последующим объединением в общую систему отсчёта и создания полной трёхмерной модели.

Разнообразие 3D-сканеров объясняется применением различных технологий сканирования. При этом необходимо знать, что не все объекты могут быть оцифрованы в применяемой технологии сканирования. Например, технология оптического сканирования малоприемлема для оцифровки объектов с блестящими, отражающими или прозрачными поверхностями.

Технологии 3D-сканирования. Известны две технологии сканирования 3D-объекта, которые позволяют создать цифровую модель его формы. Одна из этих технологий называется контактной, а другая – бесконтактной. В бесконтактной технологии сканирования различают активные и пассивные технологии сканирования.

Контактные 3D-сканеры. Из названия понятно, что этот тип сканеров в процессе своей работы имеет физический контакт своего регистрирующего органа с поверхностью объекта, который надёжно фиксируется специальным приспособлением. В зависимости от того, как реализован механизм передвижения регистрирующего органа, различают три его формы:

1. В виде каретки, передвигающейся по направляющим вдоль каждой координатной оси. Подобные механизмы хорошо справляются со сканированием плоских профилей или простых изогнутых поверхностей.
2. В виде шарнирного рычага (руки), имеющего разное число степеней свободы и высокоточные датчики угловых перемещений. Сканер с таким видом механизма перемещения хорошо подходит для исследования трещин и внутренних пространств с небольшими отверстиями.
3. В виде комбинации первых двух видов, когда шарнирная рука подвешена на подвижной каретке. Обычное применение – картирование крупных объектов с внутренними полостями или перекрывающимися поверхностями.

Типовой пример контактного 3D-сканера – координатно-измерительная машина (КИМ) показана на рис. 1. КИМ применяется в производстве и является довольно точной, но имеет по сравнению с другими методами низкую скоростью сканирования. КИМ работают в диапазоне нескольких сотен герц, а, например, лазерный сканер работает до 500 кГц. Кроме того, при сканировании ценных объектов контактные сканеры могут нанести ему повреждения, что является недостатком таких сканеров.

Рис. 1. Координатно-измерительная машина

Другие примеры представляют ручные сенсорные датчики, применяемые для 3D-моделей в области компьютерной анимации.

Активные, бесконтактные 3D-сканеры. В основе функционирования активных, бесконтактных сканеров лежит механизм создания какоголибо излучения и его улавливания при отражении от сканируемого объекта. В качестве излучений чаще всего используют свет, ультразвук или рентген.

Например, в лазерном 3D-сканере используют лазерный луч для сканирования объекта. В этом сканере основным элементом является лазерный дальномер, который вычисляет расстояние до поверхности объекта и время прохождения его импульсом света.

По направлению обзора дальномер вычисляет расстояние только от одной точки. Поэтому для сканирования различных точек дальномер должен менять направление своего обзора. Для изменения направления обзора используется вращение дальномера или система вращающихся зеркал. Так как вращение лёгких зеркал можно выполнить с большей скоростью и точностью, то этот метод изменения направления обзора технически предпочтителен. Типовые лазерные 3D-сканеры измеряют расстояния со скоростью 10 000–100 000 точек в секунду.

Модификацией лазерных 3D-сканеров являются лазерные сканеры на основе триангуляции. В этом варианте лазер направляется на объект, а камера при этом выполняет поиск местоположения лазерной точки. В связи с тем, что лазерная точка, камера и лазерный излучатель образуют треугольник, метод получил название триангуляции.

Лазерные дальномеры и лазерные триангуляционные дальномеры имеют свои преимущества и недостатки, что определяет специфику их применения.

Основным преимуществом дальномеров является возможность сканирования объектов, удалённых на несколько километров. Поэтому они применяются для сканирования крупных объектов, например зданий или географических объектов. Главный недостаток дальномеров – низкая точность.

В отличие от обычных дальномеров у триангуляционных дальномеров невысокая дальность действия, измеряемая несколькими метрами, что компенсируется их относительно высокой точностью, измеряемой несколькими десятками микронами.

На точность лазерных сканеров влияет ситуация, в которой лазерный луч достигает края объекта и, отражаясь, доставляет на сканер информацию из двух разных мест (объект и среда за краем объекта). В этом случае координата точки на краю объекта определится как среднее значение и точка займёт неверное положение. При этом надо учитывать, что при сканировании с высоким разрешением вероятность попадания луча в край объекта увеличивается. Уменьшая разрешение сканирования, можно частично решить «проблему края», но при этом у сканеров ограничится дальность сканирования.

Ещё одна проблема связана с искажение от движения. При сканировании с низким разрешением и скоростью 10 000 точек в секунду сканирование может занимать менее секунды, а с высоким разрешением – несколько минут. Так как каждая точка отбирается в разное время, то даже малозначительные движения объекта или сканера искажают собранные данные. В связи с этим к устойчивости объекта и сканера предъявляют высокие требования для исключения или минимизации вибрации. Поэтому для сканирования объектов в движении применение таких сканеров является очень сложным.

В ручных лазерных сканерах 3D-изображения формируются с использованием механизма триангуляции. При этом лазерная точка проецируются на объект из ручного устройства, а датчик измеряет расстояние до поверхности.

Так как данные определяются относительно внутренней системы координат, то при движении сканера надо знать его положение. Своё положение может определить сам сканер, если нанести эталонные маркёры (обычно это клейкие отражающие выступы) на сканируемую поверхность. Можно также определять положение сканера, используя метод внешнего отслеживания.

Данные интегрируются в компьютере, преобразуются в триангулированную сетку, а затем в 3D-модель, часто в виде NURBS-поверхностей.

Пассивные, бесконтактные 3D-сканеры. В этом типе устройств отсутствуют какие-либо излучения, а принцип их работы основан на улавливании отраженного от объекта излучения. Преимущественно используется улавливание видимого света как наиболее простой вариант, но также есть примеры использования инфракрасного излучения. В своей реализации пассивные методы сканирования являются наиболее дешевыми, так как используют простые цифровые камеры. Среди пассивных бесконтактных 3D-сканеров различают стереоскопические и фотометрические пассивные сканеры.

В стереоскопических пассивных сканерах имеются две видеокамеры, ориентированные на одну и ту же сцену. Вычисление расстояния в каждой точке на изображениях выполняется путём анализа различий в изображениях с каждой из видеокамер. В основе такого подхода лежат такие же принципы, как и в стереоскопическом зрении человека.

Типичным представителем стереоскопических пассивных сканеров являются модели 3D-Systems Sense, 4D-Dynamics Gotcha. Сканеры имеют два стандартных режима: сканирование человека и объекта.

В фотометрических пассивных сканерах, в отличие от стереоскопических систем, имеется одна камера, которая работает без какого-либо излучения и проецирования на предмет. При этом чувствительная к свету камера принимает и обрабатывает излучение от предмета, в результате чего создаётся 3D-модель, которая затем передаётся на компьютер. Сканирование выполняется методом «силуэт», в основе которого лежит воспроизведение контуров объекта из последовательности фотографий, полученных видеокамерой во время её движения вокруг 3D-объекта, расположенного на контрастном фоне.

Типичной моделью фотометрических пассивных сканеров является XYZprinting. Плюсы таких сканеров – доступная цена и компактность.

4. Обзор современных 3D-сканеров

Цель обзора – помочь разобраться в разнообразии современных 3D-сканеров и отметить лучшие из них в соответствующих ценовых сегментах от простого фотограмметрического приложения для смартфона до профессиональных 3D-сканеров.

4.1. 3D-сканер в руке

Autodesk 123D Catch. Позиционируется как одно из лучших приложений для смартфона. Является бесплатным приложением, работающим по фотограмметрическому принципу.

Фотограмметрия – процесс сбора точек в пространстве из серии фотографий. Когда такой процесс сканирования применяется к 3D-печати, то применение этой технологии является самым простым способом создания 3D-печати. Сначала делается серия фотографий объекта со всех возможных углов. Затем эти фотографии загружаются в программное обеспечение, например, в AutoDesk 123D Catch или подобное. После этого программа предоставляет файл .obj или .stl, который используется для 3D-печати.

Приложени Autodesk 123D Catch предоставляет возможность создания 3D-модели объекта по его фотографиям, снятым с разных сторон. При этом приложение может быть использовано для сканирования не только объектов, людей, но и ландшафта. Если не требуется очень высокая точность, то не потребуется и дополнительное, специальное оборудование. Приложение обеспечивает создание 3D-моделей с хорошей детализацией. Однако потребуется не менее полчаса на обработку и пересылку фотографий, которые выполняется на сервере.

Xbox Kinect. Kinect разработан для расширения игровых возможностей и специально не ориентирован на выполнение функций 3D-сканирования. Однако существует программное обеспечение (например, ReconstructMe), которое может превратить Kinect в 3D-сканер и можно получить недорогой инструмент для 3D-сканирования.

Ориентировочная стоимость $99,99. Разрешающая способность 0,051 мм.

Occipital Structure Sensor. 3D-сканирующий аксессуар для мобильного устройства. Сканер может работать с планшетом или телефоном, но может адаптироваться и к другим устройствам. Отличается простотой в применении и относительно хорошим разрешением. Возможно сканирование крупных объектов, например человека в полный рост. Можно использовать сканер с программным обеспечением, работающим на Occipital’s SDK. При этом можно увеличить разрешение сканера и обеспечить доступ к специальным возможностям, например сканирование помещений.

Ориентировочная стоимость $379. Возможное разрешение до 0,5 мм.

Cubify. Один из лучших и недорогих ручных 3D-сканеров. Cubify – портативная модель, имеющая относительно неплохое разрешение и доступную стоимость. Однако для сканирования текстуры объекта функциональные возможности Cubify ограничены. Поэтому этот 3D-сканер в основном применяется для печати одноцветных моделей.

Ориентировочная стоимость $399. Доступное разрешение 0,9 мм.

4.2. 3D-сканер на столе

Matter and Form. Один из лучших и дешёвых настольных 3D-сканеров.

Настольные 3D-сканеры предоставляют пользователю новый уровень качества работы с трёхмерной графикой. Процедура сканирования объекта в моделе Matter and Form выполняется посредством лазера и вращающейся платформы. При этом считывается форма объекта и его текстура. Продолжительность сканирования составляет около пяти минут.

Модель Matter and Form не занимает много места, не доставляет пользователю трудностей в эксплуатации, имеет хорошее разрешение и относительно низкую стоимость. Однако рассматриваемая модель сканера скорее подходит для образовательных и демонстрационных целей, чем для создания высококачественных 3D-моделей с хорошей детализацией.

Ориентировочная стоимость $519. Допустимое разрешение 0,43 мм.

XYZprinting Da Vinci 1.0. Одно из лучших устройств в серии «два в одном». Функционально XYZprinting Da Vinci 1.0 обеспечивает трёхмерное сканирование объекта и его печать. Имеет невысокую стоимость, но и качество создаваемых моделей не слишком высокое. Устройство скорее ориентировано на новичков в мире 3D-сканирования и печати.

Стоимость устройства $2 500. Рабочая камера 200 x 200 x 200 мм.

4.3. Профессиональные 3D-сканеры

Fuel3D Scanify. Позиционируется как портативный 3D-сканер с хорошим соотношение цены и качества. Сканер Fuel3D Scanify имеет относительно хорошую точность и качество считываемых текстур, отличается простотой в эксплуатации. Из-за ограниченного размера сканируемой области Fuel3D Scanify ориентирован на работу с небольшими объектами.

Ориентировочная стоимость $1 490. Допустимое разрешение 0,35 мм.

DAVID Laserscanner – SLS3. Лучшее соотношение цены и качества для настольного варианта 3D-сканера. В отличие от других сканеров, где в основном используется двухлазерная сканирующая система, DAVID Laserscanner – SLS3 основан на собственной технологии сканирования.

Отличительной особенностью этой технологии является применение источника структурированного света и камеры быстрого сканирования с высоким уровнем детализации до 0,06 мм. Вместе со сканером поставляется программное обеспечение DAVID Pro Edition 3, работающее с OBJ-, STL- и PLY-форматами 3D-файлов. Эти файлы могут экспортироваться в программы для дальнейшего редактирования.

Ориентировочная стоимость $3 995. Допустимое разрешение 0,06 мм.

Solutionix Rexcan 4. Позиционируется в классе профессиональных 3D-сканеров, обеспечивающих высокое качество сканирования. Для высокоточного сканирования имеет две CCD-камеры высокого разрешения. Работа Solutionix Rexcan основана на технологии оптической триангуляции по фазовому сдвигу. В сканере используется фотограмметрическая система, которая повышает его производительность и, как следствие, допускает сканирование больших объектов. Сканер может поставляться с автоматически вращающейся платформой, способной выдерживать вес до 50 кг.

Ориентировочная стоимость $79 900. Точность от 0,03–0,71 мм.

Creaform MetraSCAN 750. Один из лучших профессиональных ручных 3D-сканеров. Представляет собой полнофункциональное решение для высокоточного 3D-сканирования. Имеет малый вес, что важно в классе ручных 3D-сканеров, а также сканирует объекты с высокой точностью и производительностью с любым качеством поверхности и любой текстурой.

Ориентировочная стоимость $79 900. Допустимое разрешение 0,050 мм. Точность до 0,03 мм.

Скорее всего, этот краткий обзор не удовлетворит пользователя, но подтолкнёт его к расширенному поиску решений для 3D-сканирования, подходящих для своих потребностей и финансовых возможностей.