Оцифровка крупных бронзовых скульптур 3D-сканером EinScan H

Шведская компания Nioform специализируется на 3D-моделировании и роботизированном производстве форм, скульптур и художественных моделей. Недавно предприятие получило заказ на 3D-сканирование пяти больших бронзовых скульптур 19-го века. Эту десятичасовую работу компания выполнила с помощью 3D-сканера Shining 3D EinScan H.

Компания Nioform работает под управлением Йоакима Моларе и занимается 3D-моделированием и роботизированным производством изделий из пенопласта, полиуретана и древесины. Зачастую сканируются эталонные образцы, а затем получаемые данные преобразуются в инструкции для станков с ЧПУ и двух промышленных многоосевых роботов, приспособленных под механическую обработку. Если речь идет о литейных мастер-моделях, по мере готовности они отсылаются на местные литейные производства.

Недавно Йоаким получил заказ на оцифровку пяти бронзовых скульптур, датируемых девятнадцатым веком. Клиенту понадобились данные 3D-сканирования для производства реплик. Само собой, сделать замеры нужно было аккуратно, не повредив оригиналы. Проект довольно масштабный: скульптуры высотой от одного до полутора метров установлены на открытом воздухе, что может создавать определенные трудности.

Йоаким работает с технологиями 3D-сканирования уже около пятнадцати лет, сделав первые шаги с помощью 3D-сканера David по технологии структурированной подсветки, а также полагаясь на фотограмметрию. Обе технологии в целом хорошо подходят для оцифровки мелких и среднегабаритных объектов, но в то же время обладают недостатками при работе с бронзовыми скульптурами.

Например, работа с David предусматривает постоянный перенос системы с места на место и ручное сшивание данных, что довольно трудоемко и затратно по времени. При использовании фотограмметрии важную роль играют рельеф и фактура объектов: гладкие, одноцветные изделие — как раз такие, как бронзовые скульптуры — качественно захватить фотограмметрией довольно сложно. К тому же, как поясняет Йоаким, пока не приступишь к обработке, не узнаешь, достаточно ли собрано фотоматериала.

Процесс сшивания изображений при фотограмметрии может занимать несколько часов, и только тогда будет ясно, хватит ли данных. Если не хватит, фотосессию необходимо начинать заново, а это дополнительная трата драгоценного времени — серьезная трата, когда приходится иметь дело с крупногабаритными и геометрически сложными объектами. В итоге Йоаким решил, что ни David, ни фотограмметрия для проекта не подходят, и остановил выбор на 3D-сканере Shining 3D EinScan H.

«Мне нужен был быстрый и надежный метод 3D-сканирования — что-то, что дает обратную связь в режиме реального времени и позволяет сканировать все типы встречающихся поверхностей», — рассказал Йоаким.

EinScan H — гибридный ручной 3D-сканер, полагающийся на технологию структурированной светодиодной подсветки с использованием излучателей в видимом и инфракрасном диапазоне. Встроенная камера способна передавать оттенки, а широкие углы захвата ускоряют процесс оцифровки.

Перед оцифровкой скульптур Йоаким проверил возможности 3D-сканера EinScan H на крупногабаритном объекте размером три на четыре метра, справившись с задачей с первой попытки и без использования меток. Немаловажно и то, что сшивание участков и обработка данных осуществляются автоматически, прямо в программном обеспечении сканера.

«Во время 3D-сканирования EinScan H обеспечивает обратную связь в режиме реального времени практически без необходимости в настройке. Точности до 0,05 мм более чем достаточно для моих задач. Я могу сканировать монохромные поверхности любых размеров и форм — даже на открытом воздухе, если позволяет фоновое освещение», — рассказал Йоаким.

Отдельная проблема — освещение. Так как скульптуры расположены на открытом воздухе, яркий солнечный свет может служить препятствием для оцифровки структурированной подсветкой. Эту проблему Йоаким решил, начав десятичасовую сессию на закате и работая в течение ночи.

Еще одна сложность была связана с электропитанием. До четырех статуй удалось дотянуться семидесятиметровым удлинителем, но пятая оказалась вне пределов досягаемости. Здесь уже пришлось использовать портативный генератор.

В итоге на каждую из скульптур ушло около двух часов, включая время на подготовку. С использованием фотограмметрии временные затраты выросли бы до трех-четырех часов на один объект, и это при условии, что все получилось бы с первого раза. Таким образом, Йоакиму удалось сократить временные издержки до двух раз, да и сам процесс значительно упростился.

Теперь, после завершения первого проекта, Йоаким интересуется возможностью оцифровки лиц. Как раз для этой цели в EinScan H предусмотрен режим инфракрасного сканирования, полностью безопасный для глаз. Идея в том, чтобы оцифровывать людей, а затем изготавливать глиняные скульптуры с помощью многоосевых роботов в качестве заготовок для последующей чистовой ручной обработки профессиональными скульпторами.