7 - 2012

Surphaser forever!

Дмитрий Ошкин

Надеюсь, многие (да, наверное, все) читатели журнала «САПР и графика» знают, что такое 3D­сканеры, и хотели бы использовать их в своей работе. Более того, подозреваю, что наверняка найдутся люди, уже успешно их применяющие.

Surphaser

Сфера использования 3D­сканеров уже очень широка, и с каждым днем только увеличивается. Наверное, сегодня проще перечислить области, где их применение принципиально невозможно. Такая их распространенность ставит перед пользователями непростой вопрос: как среди множества предлагаемых на рынке типов 3D­сканеров выбрать оптимальный для решения конкретной задачи?

Помочь в данном случае может только одно: владение как можно более полной информацией. Поэтому я хотел бы сделать еще один шаг в этом направлении — рассказать о 3D­сканерах компании Basis Software, Inc.

Основные характеристики

Параметры

Значения

Метод измерения расстояния

Фазовый сдвиг

Длина волны лазера

685 нм (красный)

Тип лазера

CW (непрерывный) лазер)

Мощность лазера

15 мВт

Класс лазера (IEC EN60825­1:2007)

3R

Частота сканирования, точек в секунду

от 216 000 до 1 200 000

Разрешающая способность по дальности, мм

0,001

Данные углового положения

Угловое разрешение по вертикали

1 с

Угловое разрешение по горизонтали

1 с

Контроль плотности сканирования
(выбирается программно)

Мин. горизонтальная плотность точек, точек/градус

10

Макс. вертикальная плотность точек, точек/градус

90

Макс. горизонтальная плотность точек, точек/градус

90

Время сканирования, минут при плотности 7200x7200

4,5

Зона обзора (на скан, выбирается программно)

 

Горизонтальная (макс.), градусов

360

Вертикальная (макс.), градусов

270

Физические размеры и вес

Вес, кг

11

Размеры: длинаxширинаxвысота, мм

425x164x241

Линейка 3D­сканеров Surphaser, известных во всем мире своей непревзойденной эффективностью, точностью и качеством сканирования, включает несколько модификаций, обеспечивающих проведение измерений на близком и среднем расстоянии. Это идеальный инструмент для решения задач обратной инженерии, геометрического контроля в аэрокосмической, судостроительной и автомобильной промышленности, а также в области архитектуры, криминалистики и сохранения исторического наследия.

Конфигурация моделей

Параметры

SR

IR_X

MR_X

ER_XQ

ER_XS

Неоднозначность по дальности, м

46

46

46

 70

140

Рекомендуемый рабочий диапазон, м

0,2­5

0,4­19

1­30

1,5­50

1­70

Уровень шума, 1 сигма, мм

0,07 на 2 м

0,12 на 3 м

0,25 на 5 м

0,35 на 8 м

0,8 на 8 м

Зона неопределенности, мм

< 0,3 на 3 м

< 0,5 на 5 м

< 1 на 7 м

< 1 на 15 м

< 1 на 15 м

3D­сканеры Surphaser работают по фазовому методу измерения расстояний, основанному на определении разности фаз посылаемых и принимаемых модулированных сигналов. Поскольку излучаемый сканером сигнал должен быть непрерывным, существуют ограничения по дальности сканирования. Именно поэтому сканеры Surphaser выпускаются в нескольких конфигурациях, различающихся рекомендуемым диапазоном. Однако это с лихвой компенсируется высокой производительностью с частотой сканирования до 1,2 млн точек в секунду.

Инспекционный анализ трубопровода на АС

Результат после сканирования

Результат после сканирования

Очищенный скан трубопровода

Очищенный скан трубопровода

Математическая модель трубопровода

Математическая модель трубопровода

Анализ отклонений трубопровода

Анализ отклонений трубопровода

Дизайн 3D­сканеров Surphaser разрабатывался с учетом требований, предъявляемых для работ как в промышленной среде, так и в полевых условиях. Немаловажным фактором является и то, что сканер поставляется в комплекте с кейсом из сополимерного полипропилена, обладающим высокой стойкостью к ударным нагрузкам и пригодным для транспортировки даже в багажном отделении самолета, что только добавляет удобства специалистам по 3D­сканированию.

Сканирование автомобиля HYUNDAI ELANTRA TOURING

Кузов: 12 сканов, 70 млн точек

Кузов: 12 сканов, 70 млн точек. Время сканирования: 2 ч. Время обработки с помощью ПО PolyWorks для выравнивания и создания многофасетной модели: 4 ч

Компоновка: 15 сканов, 90 млн точек

Компоновка: 15 сканов, 90 млн точек. Время сканирования: 4 ч. Время обработки с помощью ПО PolyWorks для сшивки и создания многофасетной модели: 6 ч

Но основной и решающий фактор — это, конечно, сочетание точности сканирования, низкого уровня «шумов» и оправданной стоимости, что в результате составляет уникальное предложение, от которого просто невозможно отказаться.

Основные характеристики системы представлены в таблице.

Однако предвижу, что и после изучения параметров сканеров Surphaser у пользователей всё равно останутся вопросы. Так что же определяет качество лазерного 3D­сканирования? Отличается ли скан, полученный посредством «сканера с низкой стоимостью», от скана, сделанного вдвое или даже втрое более дорогим сканером?

Ответы на эти вопросы можно найти, только «вживую» тестируя модели сканеров от разных производителей.

Помочь решить эту непростую задачу я попросил многоопытного Шейна Ролтона. 12 лет общения с разными производителями 3D­сканеров и сканирования объектов различных размеров и форм сделали его непревзойденным специалистом во всех вопросах, касающихся данной проблемы.

Мы произвели серию тестов для сравнения условного сканера (назовем его FF) и Surphaser.

Стоимость Surphaser выше стоимости FF чуть более чем в два раза. Сканирование осуществлялось в помещении с бетонными стенами и железными металлоконструкциями; сканеры, размещенные в одном и том же месте, делали по три скана. Результаты сканирования сравнивались в программном обеспечении Geomagic Qualify. Тестирование повторяемости показало, что ошибка у FF составляла ±2 мм, ошибка же Surphaser — всего ±0,2 мм при диапазоне сканирования 5­15 м.

Сканирование вертолета Black Hawk

Время сканирования:

Время сканирования:

Время сканирования: с носовой части — 1,5 ч; с хвостовой части — 1 ч Используемое ПО: Cyclone для чистки и регистрации данных, RapidForm для моделирования. Время обработки: 10 ч от формирования облака точек до создания трехмерных моделей поверхности. Общее время: 30 ч от начала проекта до полета с новым встроенным изделием

Вывод напрашивается сам собой: увеличение цены вдвое дает повышение точности на порядок!

Скорость сканирования у Surphaser при одинаковых настройках оказалась выше примерно на 10%. Однако нельзя забывать, что реальное время работы с отсканированными данными состоит не только из времени сканирования «в поле», но и из времени, затрачиваемого на постобработку сканов в офисе. Высококачественные сканы сокращают сроки постобработки полученных результатов фактически в 5 раз. 

Таким образом, можно смело утверждать: Surphaser — инструмент для метрологии, а FF — инструмент для обзора!

Да, они оба подходят для решения специфических задач, но ведь не покупают же молоток, чтобы закрутить винт!

Это основные выводы, сделанные Шейном Ролтоном относительно сканеров Surphaser. Конечно, они не являются истиной в последней инстанции. Чтобы сделать правильный выбор, перед принятием решения о приобретении всегда используйте возможность протестировать сканер.

Да, чуть было не забыл упомянуть об одной из основных особенностей 3D­сканеров Surphaser: их сборка и калибровка производятся на территории Российской Федерации!

Те, кто в курсе, уже всё поняли!   

Автор выражает самую искреннюю признательность Шейну Ролтону (Shane Rolton, Managing Director at Wysiwyg 3D Pty Ltd, www.wysiwyg3d.com.au; blog.lidarnews.com) за помощь и высокопрофессиональные консультации при написании этой статьи.

САПР и графика 7`2012