Skanowanie 3D obiektów cienkich, ciemnych i błyszczących

Skanowanie 3D obiektów cienkich, ciemnych oraz błyszczących może być bardzo uciążliwe, zwłaszcza, jeśli skanowany obiekt ma nieregularny, trudny do skanowania kształt.

Cel: Skanowanie 3D małych trudnych detali

Wykorzystane narzędzia: Artec Space Spider, Artec Studio, spray matujący

Rysunek 1. Obiekt przeznaczony do skanowania.

Rysunek 2. Obiekt przeznaczony do skanowania – zbliżenie płatków.

Rysunek 3. Obiekt przeznaczony do skanowania.

Rysunek 4. Obiekt przeznaczony do skanowania – zbliżenie liści.

Rysunek 5. Obiekt przeznaczony do skanowania – zbliżenie podstawy.

Trudności związane ze skanowanie detali

• Czarny kolor;
• Bardzo mała grubość blachy/drutu;
• Wiotki/elastyczny element;
• Bardzo odbłyskowa faktura;
• Powtarzający się wzór (szyk) (takie same listki na różnych wysokościach);
• Zawiłe elementy, w bliskiej odległości od siebie.

Przygotowanie do wykonania skanu 3D

Przed skanowaniem detali, o fakturze opisanej powyżej, warto jest odpowiednio przygotować obiekt. Pierwszym ważnym zagadnieniem, na który należy zwrócić uwagę jest kolor oraz odbłyskująca powierzchnia detalu.

Aby uzyskać powierzchnię o dobrych cechach do skanowania 3D istnieje kilka możliwości przygotowania powierzchni, aby uzyskać dobrą jakość skanu oraz aby charakteryzowała się brakiem nieciągłości tzw. „dziur”: starcie wierzchniej warstwy detalu papierem ściernym itp., spryskanie sprayem matującym lub posypanie produktami typu talk/mąka. W tym przypadku najlepiej sprawdzi się spryskanie detalu sprayem matującym.

Kolejne zagadnienie wymagające naszej uwagi to elastyczny materiał, z którego jest wykonany obiekt. Kwiat wygina się i chwieje przy najdrobniejszym ruchu, odgina się również, gdy zostanie położony. W przypadku tego typu materiałów warto jest sobie pomóc odpowiednią podstawką, imadłem itp. W tym przypadku wykorzystano puszkę ze środkiem do czyszczenia komputerów oraz taśmę klejącą.

Rysunek 6. Obiekt przygotowany do skanowania.

Rysunek 7. Obiekt przygotowany do skanowania.

Rysunek 8. Obiekt przygotowany do skanowania.

Kwiat przymocowano do puszki bezbarwną taśmą klejącą. Dodatkowo górna część wystaje ponad nią, więc będzie możliwość zeskanowania jej z kilku stron. Nie dociśnięto łodygi do puszki, aby nie zmienić jej kształtu. Gdyby taśma nie była popryskana byłaby niewidoczna dla skanera.

Techniką skanowania jaką zastosowano było skanowanie z tłem. Skanując dany element kwiatu ustawiano skaner w taki sposób względem niego, aby tłem dla niego była inna część obiektu. Dodatkowym tłem dla skanera była puszka.

Dzięki zastosowanemu tłu, które nie jest jednorodne wyeliminowano powtarzalność wzoru (liści), mogłoby to stworzyć efekt przesunięcia klatek skanu. Skanując jeden liść, inne mogłyby się przesunąć na jego pozycję, przez co wszystkie skany byłyby przesunięte i „ściśnięte” w jednym miejscu. Zmiana pozycji klatek mogłaby nastąpić podczas skanowania lub w trakcie wyrównania skanów, skaner rozpoznałby kształt liścia i wszystkie „dokleił” w jedno miejsce. Tłem dla pojedynczego liścia mogłaby również być inna część kwiatu, np. podstawka, lub górne płatki, jest to zależna od kąta oraz odległości skanowania.

Skanowanie 3D trudnego obiektu

Do skanowanie został wybrany skaner Artec Space Spider o dokładności 0,05 mm oraz rozdzielczości 0,1 mm. Jest to ręczny skaner światła strukturalnego rekomendowany do niedużych trudnych obiektów. Można nim skanować w odległości od 17 do 35 cm z prędkością 7.5 klatki na sekundę.

Skanowanie odbyło się przy wykorzystaniu ww. puszki oraz ręcznego stolika obrotowego, cały proces składał się z kilku etapów.

Pierwszą pozycją skanowania było postawienie puszki na stoliku obrotowym oraz jego obrót o około 45 stopni, aby zeskanować tylko część puszki, na której znajduje się docelowy obiekt.

Rysunek 9. Kierunki skanowania w pierwszej pozycji.

Aby zeskanować poprawnie ww. element, należy skanować pod różnymi kątami, powyżej przedstawiono schemat sposobu skanowania kwiatu na puszcze. Można zauważyć, że skanowanie odbyło się w kierunku od góry (dookoła kwiatu) oraz od dołu również dookoła kwiatu.

Rysunek 10. Skan nr 1.

Następnie zeskanowano spodnią część kwiatu oraz fragment dolnej części łodygi, aby możliwe było wyrównanie obu skanów.

Rysunek 11. Skan nr 2.

Powyżej (Rysunek 11.) zaprezentowano wynik drugiego skanu, na którym widać, iż nie została zeskanowana cała puszka. Zeskanowano spodnią część kwiatu oraz dolną część puszki, w celu uzyskania wspólnego pokrycia z pierwszym skanem i dzięki temu umożliwiono wykonanie ich wyrównania.

Rysunek 12. Łączenie skanów metodą na punkty.

Do scalenia obu skanów wybrano metodę manualną wykorzystującą 3 punkty homologiczne. Powyżej pokazano, które punkty zostały wybrane. Po wybraniu punków wciśnięto przycisk „Wyrównaj”.

Rysunek 13. Połączone skany (wyrównane).

Z połączonych skanów obliczono siatkę trójkątów, z której następnie wycięto docelowy produkt.

Rysunek 14. Siatka trójkątów wykonana na podstawie powyższych skanów.

Rysunek 15. Siatka trójkątów – płatki.

Rysunek 16. Siatka trójkątów  – liście.

Podsumowanie skanowania 3D błyszczących obiektów

Z pozoru trudne elementy można łatwo i szybko zeskanować, wystarczy zastanowić się i zaplanować dokładnie skanowanie trudnych detali. Warto zastanowić się nad: liczbą oraz kierunkami kolejnych pozycji skanowania, czy warto spryskać detal, czy wykorzystać dodatkowe tło, jeśli tak to jakie. Zaplanowanie skanowania usprawni cały proces oraz pomoże uzyskać najlepsze, z możliwych efektów.

Więcej trików skanowania 3D drobnych elementów

• Dodanie wzorzystego tła:

Rysunek 17. Skan małego obiektu z dodanym tłem.

Rysunek 18. Skanowanie roślin z dodatkowym tłem.

• Skanowaniu w kilku pozycjach łącznie z tłem:

Rysunek 19. Skanowanie cienkiego obiektu wraz z tłem.

• Skanowanie zmatowionych obiektów:

Rysunek 20. Obiekt przed i po spryskaniu sprayem matującym.

• Skanowanie pod różnymi kątami

Rysunek 21. Przykład pod jakimi kątami skanować rośliny liściaste.

Lista sprayów matujących rekomendowanych przez firmę 3D Master:

• Spray antyodblaskowy 3D HELLING 3D;
• Wywoływacz biały OPN;
• Dulling Spray – ECO Anti Spot.