През октомври т.г. във ВТУ „Тодор Каблешков“ се проведе VI-ото издание на Международна научна конференция. Сред лекторите бяха инж. Андрей Дуницов, управител на водещата компания в 3D технологиите Great Master (GreMa 3D), и гл. ас. д-р инж. Екатерин Минев от учебното заведение. Техният доклад на тема „3D сканиране – промишлено използване и прилагане в образователния процес на бъдещи инженери” бе представен пред широка аудитория от специалисти в областта. В следващите редове ще Ви запознаем с образователната концепция за подготовка на квалифицирани кадри, методите и приложенията на 3D сканирането и бъдещето му в контекста на индустрията. Продължете, за да научите коментарите на GreMa 3D по въпроса.

„В доклада си разгледахме принципите и методите на 3D сканирането, неговите предимства и възможни приложения в етапите на проектиране, производство и контрол. Споделихме възгледите си относно образователната концепция за подготовка на квалифицирани кадри, част от която е прекият контакт с успешно реализирани в бранша компании. Прогресът на индустрията е пряко свързан с бъдещите специалисти. Затова с удоволствие споделяме практическия си опит с тях”, коментира управителят на Great Master, г-н Дуницов, пред ДигиталнаИндустрия.bg.

Методи за 3D сканиране

Фотограметрия

„Този метод за сканиране на обекта се базира на множество фотографски изображения от различни гледни точки. Специализиран софтуер анализира всички снимки на обекта, за да открие характерни точки от него и да определи позицията им във всяко изображение. Вследствие от анализа се генерира облак от точки, който по-късно може да бъде преобразуван в мрежа, която е свързана със сканирания обект. Единственото необходимо за конвертиране на данните от 3D сканирането са снимки на обекта. Методът е подходящ за сканиране на много големи обекти, например статуи, сгради, дори географски обекти при наличие на летателни апарати с камера. Методът е известен като въздушна фотограметрия и се използва широко в строителната индустрия и машиностроенето, тъй като отпада необходимостта от използването на 3D скенер”, обясниха специалистите от българското дружество.

Предимствата на този метод са сравнително евтината технология, възможността за сканиране на големи обекти, доброто възпроизвеждане на текстурата, възможността за анализ на земната повърхност и предоставената точност. От друга страна недостатъците се изразяват в утежняването на процеса, поради липсата на скенер, както и изискването за наличие на специализиран скенер и достатъчно мощен компютър за обработката на данните.

3D сканиране с използване на структурирана светлина

„В основата си методът представлява проекции на структурни модели (паралелни мрежи, геометрични форми) върху обекта, посредством светлина. Моделите се деформират в зависимост от формата и размерите на сканираната фигура. Реконструкцията на обекта се осъществява чрез анализ на деформациите, с помощта на една или повече снимки. По този начин се генерира 3D модел, който е копие на оригинала. Технологията използва проектор за прожектиране на светлинни структури върху обекта. За целта е необходимо да се осигури слаба околна светлина или липсата на такава. Това затруднява сканирането на големи обекти”, споделиха експертите от Грейт Мастър.

Като предимства на метода могат да се изтъкнат добрите резултати, получени при използване на подходящи промишлени скенери, както и високата точност на моделите. Недостатъците са, че методът е нефункционален при наличие на ярка осветеност, а за употребата му е необходимо изкуствено контролиране на околната светлина. Също така с него не могат да се сканират големи обекти, обекти с отблясъци, черни (тъмни) повърхнини. За реализирането му се използват скенери, които са скъпо оборудване.

3D сканиране с помощта на лазери

Има две основни технологии, които се използват за осъществяването на този метод. Това са:

• Измерване на времето за пристигане на отразената от обекта светлина – лазер се насочва към обекта, а приемник в самия скенер измерва колко време е необходимо на светлината да се отрази и да се върне. С помощта на алгебрични изчисления и множество повторения се построява триизмерна карта на разстоянието от скенера до точките от обекта;
• Триангулация – използва се лазер и приемник за измерване на разстоянието чрез тригонометрични изчисления.

„Тук предимствата са, че технологията е универсална, не се влияе от ярка околна светлина и отблясъци, позволява както сканиране, така и измерване на разстояния. Сканирането е възможно да се осъществи при много ниска резолюция, и то с висока скорост посредством измерване само на отделни точки. От гледна точка на недостатъците, те са в по-малката точност, сравнено с тази на метода със структурираната светлина, отново скъпото оборудване, както и възможността за допускане на грешки”, обобщи инж. Андрей Дуницов.

Области за приложение на 3D сканирането

• Автомобилостроене – постига се взаимосвързаност между конструиране, производство и контрол. Това води до оптимални резултати и хармонизиране на естетиката с функционалността;
• Машиностроене – инспекция, ремонт, конструиране, създаване на бази от данни, реверсивно (обратното) инженерство, поддръжка, автоматизирано измерване, безразрушителен контрол и др.
• Здравеопазване – широко приложение в естетическата медицина и хирургията, създаване на медицинско оборудване, биомедицинско инженерство, ортопедична хирургия, дигитална стоматология и др. В съчетание с 3D принтирането се постигат интегрирани 3D решения за персонализиране на медицински консумативи, протези, ортопедични скоби и др. 3D сканирането е подходящо за оценка на заболявания, изследвания и клинично обучение;
• Енергетика – специфика на оборудването в областта са големите размери и извитите повърхнини. Конвенционалните методи не отговарят на съвременните изисквания за измерване и контрол на подобни повърхнини. Именно заради това 3D сканирането е високо ценено. То осигурява висока прецизност, скорост и адаптивност към околната среда;
• Виртуална реалност (VR) – термин, който описва взаимодействие между човек и машина, като чрез различни сензорни канали се осъществява симулация в реално време. „Употребата на 3D лазерно сканиране намалява сложността на 3D моделирането. Полученият облак от точки за обекта се преобразува в цифрови модели с висока разделителна способност”, поясниха от GreMa 3D;
• Археология и изкуство – защита и реставрация на културни ценности и изграждане на цифрови музеи. Достъпното цветно сканиране се използва в областта на живописта и скулптурата. Чрез него се извършва гладко 3D сканиране без маркери, вследствие на което се генерират реалистични 3D цветни модели с висока точност;
• Игри и забавления – 3D сканирането намалява разходите за разработване на игри и 3D филми. Чрез специализирани софтуери и 3D скенери, разработчиците на игри и анимации могат да възпроизвеждат обекти и герои от реалния свят;
• Строителство и архитектура – многобройни приложения, част от тях са документиране на исторически места, моделиране на строителни площадки, инспекция и качествен контрол на сгради, наблюдение на деформации и поведение на сгради и съоръжения при натоварване, включително екстремни състояния след земетресение или пожар;
• Реверсивно инженерство – създаването на дигитален обемен CAD модел на съществуващо физическо тяло.

3D сканирането намира приложение още в обследването на местопрестъпления, изготвянето на балистични експертизи, анализ на петна, аварии, военни разрушения, катастрофи и др. Също така се използва в бизнеса с недвижими имоти, както и във виртуалния туризъм. Дигиталното „телепортиране” на обекти е решение, с което се спестяват разходите за доставка и мита за внос/износ.

„Идеята и технологиите за 3D сканиране предлагат разнообразни възможности за употреба в различни области и нива на образованието. Интердисциплинарната им същност предразполага както към задълбочаване на теоретичната подготовка, така и към навлизане в подробности от практиката. 3D сканирането придобива все по-голямо значение за индустрията, особено в използването му за инспекция и контрол на качеството”, коментира още инж. Дуницов.

Повече информация за Грейт Мастър ЕООД, марките, продуктите и услугите, които предлага у нас, реализации и актуални промоционални кампании, бихте могли да намерите в микросайта на фирмата в Борса.bg! Разберете още кои са активните постоянни и стажантски позиции на компанията, както и подробности за технологичните възможности и бъдещите ѝ планове за развитие от ТУК!

Източник на снимковия материал: Great Master (GreMa 3D)