Область применения
3D лазерные сканеры предназначены для бесконтактного сканирования изделий с целью получения объемной 3Dкомпьютерной модели
Концептуальный прибор Armada позволит создать цифровую копию нужного предмета одним нажатием кнопки. Две камеры, расположенные под углом друг к другу, фиксируют положение лазерного луча и создает из множества отдельных точек полигоны, из которых в свою очередь формируется трёхмерная модель. В режиме реального времени создаётся STP-файл, который может быть синхронизирован с IOS и Android устройством, через беспроводной интерфейс.
Принцип работы
Сканеры разработаны для использования с обрабатывающими станками любого типа. Комплект поставки включает лазерный датчик Серии РФ603 или бинокулярный лазерный датчик РФ603В, модуль синхронизации, модуль оптический развязки и пакет программного обеспечения. В режиме сканирования система ЧПУ станка последовательно перемещает лазерный датчик над прототипом изделия. Таким образом формируется оцифрованная модель прототипа, которая сохраняется в виде облака точек, а также в общепринятом формате STL, пригодном для дальнейшего использования в ЧПУ.
Примеры 3D принтеров
Трехмерный или 3D-принтер – это устройство вывода трехмерных данных (как правило, объемной геометрии). Принцип работы 3D-принтеров схож с работой обычного струйного принтера. Основное отличие заключается в том, что вместо нанесения чернил из печатающей головки на очередной лист бумаги в 3D-принтере связующее вещество через печатающую головку наносится на очередной тонкий (около 0,1 мм) слой порошка, создавая при этом одно сечение объекта. В тех местах, где было нанесено связующее вещество, порошок твердеет. Следующее сечение «склеивается» с предыдущим и так далее, пока не будет сформировано полностью твердое тело.
Данная технология способна удовлетворить потребности в моделях самых разных отраслей промышленности. Прототипы машиностроительных изделий, создание макетов зданий и архитектурных сооружений (макетирование), элементы декора интерьеров, новые дизайнерские решения – всё это, а также многое другое за считанные часы преобразуется из цифровой 3D-модели в физическую модель.
Большинство устройств 3D-печати способно создавать объекты самой сложной формы из пластмассы и других полимерных материалов. Но в последнее время количество материалов, используемых для трехмерной печати, неуклонно растет и включает в себя на сегодняшний день стекло, нержавеющую сталь и лед. Теперь стало возможным заказать печать объектов из титана.
Создание биопринтера
Принтер стоимостью 200.000$ был разработан в результате сотрудничества двух компаний: Organovo, которая находится в Сан Диего и специализируется на регенеративной медицине, и машиностроительной Invetech, расположенной в Мельбурне. Один из основателей Organovo, Габор Форжак, разработал прототип, на котором основан новый 3D принтер. Первые рабочие образцы принтера скоро будут доставлены исследовательским группам, которые, как и доктор Форжак, изучают способы создания искусственных тканей и органов. В настоящее время большая часть этой работы выполняется вручную, при помощи существующих устройств.
По словам Кейта Мерфи, директора Organovo, вначале будут создаваться только простые ткани, такие как кожа, мышцы и небольшие участки кровеносных сосудов. Однако, сразу после окончания испытания тестовых образцов, начнется производство кровеносных сосудов для операций, когда необходимо «прокладывать» новые сосуды для движения крови чтобы обойти поврежденные. После дальнейших исследований, можно будет производить более сложные органы. Поскольку машины способны печатать сети разветвленных сосудов, можно было бы, например, создавать сети кровеносных сосудов, необходимых для снабжения кровью таких искусственно произведенных органов как печень, почки, сердце.
В "Пятом Элементе" был использован классный 3D биопринтер J (шутка)
Команде Open3DP Вашингтонского университета удалось достичь некоторых довольно впечатляющих результатов: они успешно напечатали искусственные кости с помощью 3D-принтера. Самой сложной задачей в данном случае стал выбор материала для создания костей.
Теперь несколько слов о сложностях, проблемах современного бизнеса 3Dтехнологий. Например, несколько слов о недостатках стереоскопического формирования 3D изображений:
(РБК daily) - «Зрители перестают ходить в кинотеатры на 3D-фильмы, телевизоры со стереоскопическим изображением не раскупаются. Новая технология, бум на которую породил выход голливудского блокбастера «Аватар», может загнуться. Трехмерная картинка начинает вызывать раздражение у значительного числа потребителей, она уже не воспринимается как увлекательный аттракцион. Столь безрадостную картину для киноиндустрии и производителей электроники рисуют последние опросы потребителей и данные продаж за рубежом.
Удивительно — кинотеатры подняли в среднем на 40% цены на билеты на сеансы трехмерных фильмов, продавцы электроники взвинтили цены на 3D-устройства в ожидании больших прибылей, однако потребители все более охладевают к моде на 3D, и это уже свершившийся факт.
Раньше эксперты уверяли, что технология 3D добавляет 20% к кассовым сборам картины, но теперь выяснилось, что подобные фильмы собирают с каждым разом все меньше и меньше. Началось все с суперуспешных «Аватара», «Алисы в Стране чудес», а закончилось провалом 3D-мультфильма «Тайна Красной планеты», который вышел 11 марта и при бюджете 150 млн долл. собрал на данный момент по всему миру 36 млн долл. (сведения Boxofficemojo). Сердитые зрители не хотят переплачивать за «объемность» изображения, достигаемого путем надевания на глаза специальных очков и обмана мозга.
К тому же всем известны жалобы посетителей кинотеатров на периодическую тошноту и головокружение, возникающие порой из-за просмотра 3D-видео.
Не лучше обстоит дело с походом трехмерной технологии в дома потребителей. Речь идет о 3D-телевизорах. Как показал опрос международной исследовательской компании Vision Critical, проведенный с 1 по 7 марта 2011 года, большинство американцев, британцев и канадцев едва ли купят такое устройство в ближайшее время. И это при том, что осведомленность о самой технологии высока (в США — 81%, Великобритании — 81%, Канаде — 84%). Однако 95% канадцев ответили, что они «вероятно» или «совершенно точно» не купят в течение шести следующих месяцев 3D-телевизор. То же заявила основная часть американцев и британцев (по 81%).
Фактически обладателями телевизионных 3D-панелей сейчас являются лишь 5% жителей США, 2% обитателей Туманного Альбиона и 1% населения Канады. Вряд ли производители телевизоров, которые в последние годы усиленно пропагандируются на всех без исключения выставках потребительской электроники, рассчитывали на такой скромный результат.
Главной причиной нежелания покупать 3D-телевизоры респонденты называют высокую цену на них. Жалеют денег на покупку 42% британцев, 39% американцев и 32% канадцев. По данным Vision Critical, в США за 45-дюймовый телевизор с трехмерным изображением согласны отдать 753 долл., в Канаде — 785 долл., а в Великобритании готовы заплатить 625 долл. за устройство с диагональю 40 дюймов. Реальные цены превосходят желаемые примерно в два раза.
Вторая по популярности причина сказать «нет» 3D — это нежелание надевать дома специальные очки для просмотра. О ней говорит 31% населения Великобритании, 28% — Канады и 26% — США.
И наконец, самая любопытная причина «невыбора» домашнего 3D. По словам исследователей, многие потребители и так совсем недавно раскошелились на HD-телевизоры, цены на которые сейчас заметно упали, и не готовы вновь попасться на ту же удочку с переходом на 3D-устройства.
Что касается игровой индустрии, то и здесь у трехмерной технологии далеко не все гладко. Тысячи геймеров, которые приобрели «революционные» консоли 3DS от компании Nintendo, жалуются на плохое самочувствие после игры. Некоторые даже пытаются вернуть деньги, в чем им магазины отказывают.
Несмотря на безрадостный тренд, сами продавцы электроники не склонны сгущать краски. Руководитель по связям с общественностью «Эльдорадо» Сергей Павлов убежден, что появление не требующих очков 3D-телевизоров по привлекательной цене, а также расширение доступного контента в трехмерном формате может поспособствовать росту интереса у потребителей.
«Вдобавок кино может перейти на демонстрацию фильмов, снятых не с частотой 24 кадра в секунду, а с частотой 48 и 60 кадров в секунду, что тоже является одним из новых интересных предложений для аудитории», — отмечает эксперт. Дело в том, что при таком показе картинка становится максимально реалистичной, а нагрузка на глаза минимизируется. О съемках первого фильма с использованием технологии высокочастотного видео уже заявил режиссер Джеймс Кэмерон. Это будет сиквел «Аватара».»
Покажем также несколько примеров применения систем 3D технического зрения в промышленной робототехнике, автомобильной технике и в космических исследованиях
3D системы технического зрения промышленных роботов.
Чтобы увидеть Марс в 3D, сотрудники Лаборатории Реактивного Движения NASA (Jet Propulsion Laboratory, JPL) используют в своей работе очки 3D Vision. Также 3D-технологии используются для планирования миссии марсохода Curiosity в виртуальной игровой среде.
Специалистами JPL был разработан способ, при помощи которого становится возможным управление аппаратом на расстоянии 56,3 млн км. Привести в действие марсоход по аналогии с обычной машинкой на радиоуправлении невозможно, поскольку сигнал до Марса доходит приблизительно за 14 минут. До того времени, как оператор сможет определить угрозу и остановить аппарат, Curiosity может серьезно пострадать. Поэтому командой лаборатории была разработана виртуальная среда, похожая на видеоигру, которая позволяет опробовать какое-либо действие, прежде чем применить его к марсоходу.
Эта программа называется Robot Sequencing and Visualization Program (RSVP). Она содержит ландшафт Красной планеты в трехмерном формате и 3D-модель самого марсохода. Благодаря очкам NVIDIA 3D Vision, команда Лаборатории Реактивного Движения NASA может смоделировать каждое движение и увидеть, как поведет себя машина. Это значительно упрощает не только передвижение аппарата, но также и управление механической рукой-манипулятором (например, для сбора образцов почвы). При помощи RSVP можно оценить, не будет ли каких-либо препятствий для движения Curiosity. Обычно сотрудники лаборатории прокладывают путь длиной около 40 м в день, сначала симулируя движения марсохода, а потом уже управляя непосредственно аппаратом.
Команда операторов планетохода на протяжении десятилетий экспериментировали с различными решениями для проекта, однако необходимого качества изображения достичь было сложно. Иногда приходилось снижать кадровую частоту до уровня слайд-шоу, а иногда – сокращать количество полигонов. Гораздо лучших результатов обеспечил комплект оборудования, состоящий из графического процессора NVIDIA Quadro 5000, совместимого с 3D Vision ЖК-монитора Planar (120 Гц), а также очков от NVIDIA. Благодаря этому операторы могут наблюдать за передвижением Curiosity по кратеру Гейла реалистичной виртуальной среде в режиме реального времени. Кроме того, процесс изучения планеты, а значит и достижение цели команды в целом становится быстрее.
Анаглифных черно-белых снимка были созданы благодаря стереопарам, снятым камерами Hazcams (Hazard Avoidance Cameras) спереди и сзади марсохода. На первых двух из них видна Эолидская гора (Aeolis Mons) высотой 5,5 км.
Примеры 3D технологий в создании роботов автомашин для городского движения
Vuzix разработала оптические HMD-очки с дополненной реальностью
Компания Vuzix в сотрудничестве с NS Solutions разработала закрепляемый на голове дисплей (head-mounted display, HMD), призванный выступать в качестве «рабочего инструмента» на строительных объектах, различных работах по обслуживанию оборудования, в машиностроении и т.д. Устройство использует технологию дополненной реальности для динамического отображения информации перед глазами пользователя. Лучше всего пользу от новинки описали представители Vuzix: «Мы ожидаем, что использование HMD даст такой же прирост эффективности, как присутствие возле каждого рабочего квалифицированного и опытного мастера».
Пример дополненной реальности реализованной на мобильном устройстве
Пример 3D автомобильного навигатора 3D видео дополненной реальности на лобовом стекле автомашины
При помощи лазеров этот навигатор проектирует трехмерное изображение прямо на лобовое стекло, дополняя реальность компьютерной графикой. Система Volumetric 3D Head Up Display была представлена на выставке Augmented Reality Expo 2011. Слово «Volumetric» означает, что картинка, создаваемая лазерами не плоская, она производит настоящий эффект глубины. На демонстрации особенно радует максимально простая графика, одна только красная линия, которая не загораживает половину экрана и не отвлекает от дороги.
Не отводя взгляда с дороги, водитель всегда знает, куда повернуть, постоянно видит направление дороги и заранее понимает, когда следует сбросить скорость. Еще одним достоинством Volumetric является тот факт, что для системы подходит любое лобовое стекло, никаких особых оптических конструкций и специального покрытия не нужно. Лазерный проектор работает в любом цвете, хотя на демонстрации показан только красный, при желании проектор может раскрасить вообще все лобовое стекло.
В современных боевых самолетах и вертолетах часто используется нашлемная система индикации. Она позволяет пилоту получать наиболее важную информацию прямо на фоне наблюдаемой им обстановки, не отвлекаясь на основную приборную панель.[6] Это позволяет сэкономить драгоценные секунды, например, во время маневренного воздушного боя. Также многие подобные системы позволяют производить целеуказание путем поворота головы или движений глазных яблок.
Проект шлема F-35 с интегрированным дисплеем.
Широкое распространение получили 3D технологии в Интернете. Описать или даже просто перечислить все примеры Интернет 3D технологий в формате этого обзора просто физически невозможно. Тем более что каждый новый день приносит сообщения о новых разработках и практических внедрениях 3D технологий в Интернет. Возможно, скоро все эти достижения приведут к формированию нового уровня информационной среды под термином - 3D Интернет. И, надеюсь, мы сможем принять в этом процессе самое непосредственное участие и внести свой существенный научно-технический и коммерческий вклад в это новое достижение человеческой цивилизации.