Модули для 3D-сканеров EinScan: Color Pack, HD Prime pack, Industrial Pack

В этом обзоре вы познакомитесь с дополнительными модулями, расширяющими потенциал 3D-сканеров Shining 3D линейки EinScan: Color Pack, HD Prime pack, Industrial Pack; узнаете о преимуществах использования дополнительного оборудования, рассмотрите его характеристики.

Введение

Источник: shining3ddental.com

Деятельность SHINING 3D началась в 2014 году. Китайский производитель специализируется на разработке и выпуске оборудования для оцифровки и трехмерной печати: 3D-сканеров, 3D-принтеров и материалов для печати. 

Цель SHINING 3D создать продуктовую линейку, удовлетворяющую запросы пользователей в разных ценовых сегментах: от недорогих устройств до профессионального оборудования. 

В связи с этим инженеры компании работают над созданием дополнительных модулей, увеличивающих функционал базовых 3D-сканеров.

Обзор HD Prime Pack

Модуль HD Prime Pack упакован в пленку и коробку небольшого размера: 150*150 мм. 

Размер самого устройства около 60*100 мм. Внутри корпуса находится камера и светодиодная подсветка с 8 источниками света. 

HD Prime Pack крепится на поверхность 3D-сканера при помощи USB разъема с фиксатором, предотвращающим падение устройства во время работы приборов. 

На сайте и youtube-канале производителя размещено руководство по установке модуля. Процедура очень проста: при помощи специального стилуса (поставляется в комплекте) снимают заглушку USB-разъема на сканере, затем закрепляют модуль и фиксируют замок крепления. 

Тест № 1. Сканирование T-Rex размером 20*10 см, состоящего из множества деталей

Первый образец тестирования череп тираннозавра. Сканируем без использования дополнительного оборудования. Фиксируем время работы.

Работаем в режиме Handheld Rapid Scan, который обеспечивает среднюю детализацию при максимальной скорости работы и используется для оцифровки предметов среднего и крупного размера. Выбираем автоматический режим и наименьшее межточечное расстояние, для максимально возможной детализации при этих настройках.

В результате сканирования, которое заняло около полутора минут на каждую сторону и 3 мин в общем, получаем изображение с весьма средней детализацией. 

Результат тестирования:

Затраченное время 180 сек.

Качество картинки: посредственная детализация.

Слабые стороны: перебои трекинга, грубое совмещение элементов модели.

Тест № 2: Сканирование T-Rex в режиме HandheldHD

В следующем эксперименте также работаем только со сканером. Не меняем объект, локацию и освещение, но используем другой режим HandheldHD. Режим отличается более высокой точностью, устойчивым трекингом, однако проигрывает в скорости.

Во время оцифровки сканер терял объект, но связь достаточно быстро восстанавливалась. Для получения результата потребовалось два этапа: первый занял 120 секунд, второй примерно 90.

Результат тестирования:

Затраченное время 180-240 сек.

Качество картинки: выше среднего.

Слабые стороны: редкая потеря трекинга.

Тест № 3: Оцифровка фигурки Ангела размером 15*15 см 

Отличительные особенности объекта сложный рельеф поверхности и множество элементов.

Фигурку оцифровывали в режиме Handheld HD.

Работа состояла из 3 этапов, каждый занял около 120 секунд. Потеря трекинга происходила часто. В результате получили изображение высокой точности. Сканер не справился только с труднодоступными элементами: сложным углублениям. 

Результат тестирования:

Затраченное время 360 сек, три этапа.

Качество картинки: точная копия фигурки за исключением мест сложной геометрии.

Слабые стороны: относительно длительный рабочий процесс.

Тест №4. Сканирование фигурки Ангела и черепа T-Rex в HandheldHD с использованием HD Prime pack

Оцифровывали те же модели: Ангел и череп T-Rex, в тех же условиях. 

Сначала подключили модуль к 3D-сканеру: сняли заглушку USB, вставили на ее место и зафиксировали HD Prime pack.

Подключили устройства к сети и компьютеру, активировали ПО. 

После двухминутной калибровки выбираем настройки сканирования. ПО сообщает о подключенном дополнительном модуле.

Получение модели, изображенной на фото выше, заняло 60 секунд.

Первый подход при оцифровке Ангела закончился неудачей. Без использования маркеров, по непонятной причине, терялся трекинг и сшивка модели была неудачной. Предполагаем, что фигурка сместилась во время поворотов.

При необходимости, сшивку результатов можно провести в ручном режиме.

Чтобы получить автоматическую сшивку, мы использовали маркеры и повторили процесс. Работа прошла в 2 этапа, по 60 секунд каждый. 

На видео ниже: процесс сканирования. 

Результат тестирования:

Затраченное время 120 сек, отличная скорость для такой точности!

Качество картинки: высокая детализация. 

Слабые стороны: требуется использование маркеров, что увеличивает затраты времени и усилий.

Еще примеры сканов с HD Prime Pack

Смотрите в 3D на Sketchfab.com: Статуэтка женщины, Медальон с драконом, Рельефный рисунок фрагмента покрышки.

Вывод

При оцифровке объектов в режиме HD, с использование Prime Pack и без него, проецируется одинаковое количество линий, но с модулем увеличивается частота кадров, что существенно повышает детализацию модели. В результате удобный портативный сканер работает с такой же высокой точностью, как настольные устройства со штативом. 

Обзор Color Pack

Для изучения возможностей Color Pack для Shining Einscan мы провели следующее тестирование, результатами которого делимся. Мы ставили задачу определить цветопередачу при работе с модулем, протестировать редактируемость текстур и выяснить, в каком формате ПО создаёт файлы.

Внешне модуль напоминает HD Prime Pack, отличие в более компактном размере и внутреннем содержании: одна камера и четыре светодиода.

Подключение к сканеру через порт USB 3.0.

Способ подключения не отличается. Удаляем заглушку с порта, устанавливаем устройство, закрываем замок фиксатора и соединяем с компьютером. 

Следом за окончанием обычной калибровки, программа предлагает откалибровать устройство по белому цвету. Оба этапа проходят за несколько минут. 

Тест № 1: Оцифровка фигурки Смайла в HandRapid с использованием ColorPack

Яркие цвета и небольшая фактура плюшевой игрушки отличный набор параметров модели, чтобы определить качество работы системы. 

Рабочий процесс

Выбираем режим Handheld Rapid и убеждаемся, что появился режим текстур.

Выбираем наименьшее межточечное расстояние и запускаем процесс. Сначала видим неожиданные результаты: некоторые части Смайлика остаются неохваченными. Автоматическая обработка улучшает картинку.

ПО показывает изображение с текстурой и без нее. Пользователь может регулировать контрастность и яркость цвета текстуры.

Цвета игрушки на скане выглядят насыщеннее, чем в жизни. Несоответствие корректируется в программе. В процессе сшивки на модели появились несколько синих элементов, видимо камера захватила оттенок платформы. Этот недочет устраняется в процессе автоматической ретопологии.

Кнопка “Функции” расположена справа в углу. Она открывает, среди прочего, доступ к функции оптимизации расположения текстуры, об этом расскажем чуть позже.

Обработка результатов оцифровки заняла от 6 до 10 минут. Сканирование продолжалось не больше трех минут. Это хороший результат. 

Форматы файлов

Полученные модели с текстурой сохраняются в файлах с расширением .obj, стандартном для подобных изображений.

Материал находится в обычных файлах .mlt. Сами текстуры в формате .jpg. ПО сохраняет набор этих файлов на диске.

Программное обеспечение позволяет экспортировать 3D-модели на SketchFab — популярную облачную платформу для хранения и обмена трехмерными изображениями. 

Видео: процесс сканирования 

Корректировка текстур, layout 

Пример модели с хорошим атласом текстур. Источник: classpert.com

Для удобства пользователей предусмотрена возможность создания текстурного атласа layout.

Атлас текстур показывает следующую информацию: наведя курсор на участок изображения, можно рассмотреть текстуру элемента. И наоборот подводя курсор к участку текстуры, пользователь видит элемент модели, содержащий эту текстуру.

Сразу после оцифровки текстура предстает в виде набора мелких элементов.

Для правильного распределения элементов картинку оптимизируют, используя для этого функцию “remapping”.

По окончании оптимизации ситуация улучшается, но пока нет четкой привязки текстуры к частям фигурки. Отметим, что текстура содержит в себе и другую информацию: 

Albedo карту освещения;

Diffuse карту углов;

Normal map карту нормалей и углов.

Как правило, эти данные сохраняются отдельно и активируются по требованию. 

Получившуюся модель смотрите здесь.

Тест № 2: Барельеф с мордой льва

Предмет большого размера с разнообразным рельефом и текстурой.

Оцифровка прошла за 60 секунд.

Результат смотрите на скриншоте.

Тест № 2, как и № 1, показал хорошие результаты: использование модуля Color Pack со сканером хорошо помогает в передаче цветов, в том числе достаточно ярких.

Модель в 3D смотрите здесь.

Тест № 3: Блестящий объект Маска

Выбрана модель с непростой поверхностью: переходы цвета, отливы и блеск. 

Сканер смог передать эффект блеска. Модель получилась темной, яркость добавили в редакторе.

Подчеркиваем, что блеск модели это естественный эффект освещения, а не добавленный программой.

Модель этого объекта в 3D, результат сканирования, смотрите здесь.

Тест №4: Модель собора, 80*80*120 мм, много мелких деталей и текстур

Объект сложный за счет широкого цветового диапазона, небольшого размера фигурки и маленьких расстояний между башнями.

В процессе работы терялся треккинг, но оцифровка заняла всего 180 секунд. Качество текстуры немного уступает результатам сканирования крупных предметов. 

Еще примеры сканов с Color Pack

Дополнительные примеры в 3D смотрите по ссылкам: Рука, Туфля, Шляпа, Ваза, Садовая скульптура, Картина.

Итоги, сильные и слабые стороны 

Преимущества Color Pack: высокая скорость работы с небольшими и средними предметами. Хорошая передача текстуры поверхности крупных предметов: разрешение 96 точек/дюйм, размер текстур от 1000 пикселей. Это показатели высокого качества.

Примеры разрешения в точках на дюйм, источник: cy-pr.com 

Недостатки: в зависимости от освещения может искажаться цветопередача. Этот недостаток исправляет ПО. Основной минус — плохая оцифровка черных объектов. Цвет нужно выбирать вручную, а для точной передачи форм использовать матирующие материалы. К недостаткам отнесем не очень удобное редактирование текстур, даже после процесса оптимизации.

Вывод

При помощи модуля Color Pack можно быстро создавать модели со сложной текстурой. Он отлично справляется с решением задач в ряде областей: при создании VR и AR-проектов, видеоигр, трехмерной анимации, электронных архивов и виртуальных экспозиций музеев и выставок, для использования в интернет-магазинах и других применений.

Обзор Industrial Pack

Устройство увеличивает точность оцифровки до 40 мкм. Удобно сканировать небольшие и средние объекты. Синхронизация сканера и поворотной платформы позволяет пользователю не участвовать в рабочем процессе, система работает автоматически.

В комплект входит поворотная платформа с нанесенными метками, штатив, крепление. Платформа рассчитана на объекты весом до пяти килограмм. Вращением платформы управляет ПО. С Industrial pack могут совместно работать модули HD Prime pack или Color pack.

Тест

Возьмем образец из предыдущего кейса и сравним результаты. 

Начнем с калибровки всех приборов и настройки баланса белого. Процесс занял около 10 минут.

На видео ниже: сканирование с Color Pack и Industrial Pack. 

Сканер захватывает даже самую мелкую текстуру при помощи программируемых меток, авторегулировки положения и синхронизации с ПО.

Ещё примеры сканов с Industrial Pack

Смотрите в 3D: Деталь, Колесо, Фрагмент корпуса пилы.

Результат и выводы

Текстура полученной модели гораздо четче, чем в предыдущем кейсе. Увеличилось разрешение: размер текстуры вырос в 1,5 раза при том, что количество точек на дюйм осталось прежним.

Заключение

В обзоре мы представили три дополнительных модуля для 3D-сканеров Shining 3D EinScan. Каждый из них расширяет базовый потенциал устройств. 

HD prime pack подойдет для задач, в которых важна детализация и передача геометрической формы объектов, а точность размеров стоит на втором плане. Область применения AR/VR, визуализация, моделирование для 3D-печати. 

Сolor pack используют для оцифровки объектов в ситуациях, когда приоритетной является точная цветопередача. Отлично работает в музеях — для создания копий экспонатов.

Industrial pack увеличивает разрешение и точность при оцифровке объектов весом до 5 кг в автоматическом режиме, на поворотной платформе.

Industrial pack может работать с комплекте с Color pack или HD prime pack.

На фото: еще один наш скан, рассмотреть в 3D

Купите бюджетные 3D-сканеры Shining 3D EinScan с дополнительными модулями для качественной оцифровки объектов в Top 3D Shop — получите оригинальное оборудование, официальную гарантию, техническую поддержку и квалифицированный сервис.