Сканирование автобуса 3D сканером Open Technologies RealScan

В этой статье хочу рассказать о 3D сканировании автобуса сканером RealScan итальянской фирмы Open Technologies. Буду рад, если к обсуждению подключатся специалисты по 3D сканированию, а также любой, кому интересна эта тема.

Осенью 2014 года к нам в фирму поступил заказ на рестайлинг обтекателя автобуса, созданного на шасси грузового автомобиля Peugeot Boxer. 3D Сканер мы получили от одного из заказчиков, как бартерную оплату. Вот и представился случай испытать его в деле.

Немного о сканере: оптического типа (не лазерный), присоединяется к компьютеру через 2 входа USB 2.0 двумя «хвостами». Эти «хвосты» потом объединяются в одну оплетку и идут к сканеру.

На сканере — кнопка под указательный палец. Зажал — сканер начинает сканировать. Отпустил — сканирование закончено. Неудобно. Палец быстро устает после небольшого сеанса сканирования. Сама процедура заключается в том, что сканер направляется на объект. Нажимается кнопка. На экране компьютера отображаются два вида: вид, как от съемки обычной камерой и виртуальный вид, окрашенный в определенный цвет. Синий — если расстояние от сканера до объекта слишком велико, красный — если расстояние до объекта слишком мало, серый (или нет вида, пустота) — в тех местах, где световой луч от сканера падает вскользь на поверхность, не перпендикулярно, желтый — если расстояние оптимально.

Сканером удобно сканировать объекты плавной формы, без резких переходов и поворотов. Оптимальный размер — сравнимый с человеком. Все, что меньше банки кофе, сканируется плохо. Объекты, которые больше человека, сложно отсканировать, не потеряв «фокус». В мануале сообщается о возможности совмещать «сканы» по «маячкам» — маленьким кружочкам, которые можно распечатать на бумаге и потом приклеить к объекту. Звоню в службу технической поддержки — сказали, что именно на нашей модели сканера эта функция не реализована. Без этой функции совмещать «сканы» — очень сложная задача. Автоматическое совмещение предусмотрено, но на практике добиться его сложно. Можно совмещать 2 «куска» вручную по 3-м точкам. Но здесь возникает следующая проблема: сканер плохо распознает выступы типа «шипов», которые могли бы стать хорошими ориентирами. Приходится «на глаз» указывать точки на поверхности сканов, как можно более разнесенные друг от друга. Если угадал более или менее нормально, то программа поможет, подвинет сканы до лучшего совпадения. Если не угадал, то программа начинает предлагать «бессмысленные» решения.

Со сканированием небольших объектов сканер справлялся вполне нормально, особенно если объект можно было отсканировать, полностью обойдя вокруг, не меняя его расположения в пространстве. Заявленную точность в 0,1 мм он выдерживал. Я проверял штангенциркулем. Что касается объектов свободной формы, которых нельзя промерить, то к ним прикладывал шаблоны. Все совпадало.

Для сканера нужен компьютер определенной конфигурации и, непременно, с видеокарточкой из списка (например, GeForce GTX 760). Лицензия ставится на один компьютер. Поскольку, ноутбук нужной конфигурации показался моему директору слишком дорогим:), было принято решение купить стационарный компьютер:

• Процессор Intel Socket 1150 Core i7 4770 3.4Ghz 8Mb oem (TDP 84W)
• Intel Socket 1155/1156 ORIGINAL AL+CU (105W)
• Asus Socket 1150 Z87-C, Intel Z87, 4DDR3 3000(O.C.), PCIe 3.0/2.0 x16, PCIe 2.0 x16, 2PCIe 2.0 x1
• Память Hynix DDR3 8192 Mb 1600MHz (3rd)
• Память Hynix DDR3 8192 Mb 1600MHz (3rd)
• Видеокарта PCI-E 3.0 ZOTAC GeForce GTX 760, ZT-70401-10P, 2Гб, DDR5, Ret
• HDD 1000Gb Seagate ST1000DM003 SATA 6Gb/s 7200rpm 64Mb
• DVD±R/RW Pioneer DVR-221LBK
• G TFT 21.5'' 22M35A-B Black LED, 1920x1080, 5ms, 200 cd/m2, 1000:1 (DCR 5M:1), D-Sub
• Royalty Windows 7 Professional 64-bit Russian DSP OEI DVD 1-pk
  
  

По цене: этот сканер летом 2014 года стоил порядка 500 т.р. Как я уже говорил, мы взяли его по бартеру. Тогда же, в другой фирме нам предлагали отличный сканер Go!SCAN 50 фирмы Creaform по цене 700 т.р., но за 'живые деньги':). Он не «привязан» к компьютеру проводом и сканировать им легче. Сам не сканировал, но видел демонстрацию.

До этого собирал самодельный сканер по разработке немецкой фирмы DAVID Vision Systems. Они опубликовали инструкцию по сборке на своем сайте. Нужна камера (например - веб) и лазерный уровень. Распечатываешь таблицу настройки, наклеиваешь ее на взаимноперпендикулярные дощечки (т.е. собранные в угол) и, можно сканировать любой объект, который не превышает по размеру настроечную таблицу. Веб камеру я купил рублей за 300. Лазерный уровень в нашей фирме остался после очередных строительных работ. Дощечки на свалке нашел. Дешево и сердито!:) С помощью этого сканера я отсканировал один небольшой объект. Программу для получения STL файла фирма DAVID предоставляла бесплатно на своем сайте. Платными были дополнительные функции по совмещению «сканов». Справедливо! Хочешь сканировать и объединять в единое целое — плати деньги. Можешь сам совместить участки — пользуйся бесплатно!

Итак, вернемся к самому проекту. Фирма, которая к нам обратилась, хотела выпускать автобусы, используя шасси грузовика Пежо. Они хотели переделать дизайн обтекателя. Сделать обтекатель ниже. Не таким выступающим. Мы решили отсканировать имеющийся обтекатель и прилегающие детали, чтобы потом внести изменения.

Как сканировать? Обтекатель находится на высоте более 2-х метров. Придумали: подогнали еще один автобус. С его крыши я и сканировал. В правой руке — сканер, в левой — монитор компьютера. Ну, ладно, хотя бы, ЖК монитор, не электронно-лучевой!:) Направляю сканер на объект, сам смотрю в монитор, иду по крыше. Еще нужно как-то не свалиться вниз.:) Края то крыши не вижу, смотрю в монитор!

Сканировать большими кусками не получалось: постоянно терялся фокус. Кроме того, у этого сканера была интересная особенность: при сканировании протяженного монотонного участка поверхности, он мог терять ощущение длины. Ему нужны были какие-нибудь изменения в ландшафте: изменения кривизны или направления.

Когда отсканировали обтекатель и окружение, пришлось еще и кабину сканировать. Заказчик должен был согласовать дизайн с представителями Peugeot, а они математические модели кабины не предоставили — коммерческая тайна. Математические модели кузова автобуса заказчик предоставил. Кабину я «сшил» из своих сканов. Она получилась не очень хорошо, но сроки поджимали. На лучшее не было времени.

Основная работа была проведена по созданию математической модели нового обтекателя. Боковые обтекатели были оставлены без изменения. Была предложена другая конструкция арки задних колес. Изначально, арка была исполнена таким образом, что было сложно добраться до задних колес при замене.

К сожалению, до изготовления опытных образцов дело не дошло. Молодая фирма (наш заказчик), развернув широкую деятельность и нахватав инвестиций, не смогла обеспечить необходимую подготовку производства и исчезла так же быстро, как и появилась…