3D технологии в дизайне и технологии художественной обработки материалов на примере 3D сканера Range Vision Smart (80,00 руб.)

30 Pages·01.568 MB·Russian

by  Гамов

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра дизайна и художественной обработки материалов

3D ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ И ТЕХНОЛОГИИ
ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ НА ПРИМЕРЕ
3D СКАНЕРА RANGE VISION SMART

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям
по дисциплине «Основы художественно-инженерного творчества»

Липецк
Липецкий государственный технический университет
2017
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
216

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра дизайна и художественной обработки материалов

3D ТЕХНОЛОГИИ В ДИЗАЙНЕ И ТЕХНОЛОГИИ
ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ НА ПРИМЕРЕ
3D СКАНЕРА RANGE VISION SMART

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям
по дисциплине «Основы художественно-инженерного творчества»

Липецк
Липецкий государственный технический университет
2017
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 004.92(07)
Т67
Авторы: Е.С. Гамов, Г.А. Ребинский, С.Б. Тонковид, Е.Ю. Гуляева, М.И. Игнатова
Рецензент – А.М. Корнеев, д-р техн. наук, проф.

Т67 3D технологии в дизайне и технологии художественной обработки материалов
на примере 3D сканера Range Vision Smart [Текст]: методические указания
к практическим занятиям по дисциплине «Основы художественно-инже-
нерного творчества» / Е.С. Гамов [и др.]. – Липецк: Изд-во Липецкого госу-
дарственного технического университета, 2017. – 29 с.

Методические указания составлены в соответствии с требованиями
учебного плана и программой дисциплины «Основы художественно-
инженерного творчества» и включают все необходимые сведения для
квалификационного выполнения работ по данной дисциплине. Методические
указания предназначены для студентов направления подготовки 29.03.04
«Технология художественной обработки материалов» и 54.03.01 «Дизайн».

Табл. 5. Ил. 16. Библиогр.: 7 назв.

© ФГБОУ ВО «Липецкий государственный
технический университет», 2017
© Гамов Е.С., Ребинский Г.А., Тонковид С.Б.,
Гуляева Е.Ю., Игнатова М.И., 2017
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание

1. Цели и задачи практических занятий .................................................................... 6
2. Подготовительные этапы работы с 3D сканером Range Vision Smart ............... 7
2.1. Введение в 3D сканирование .......................................................................... 7
2.2. 3D сканер Range Vision Smart – общий вид, технические характеристики,
техника безопасности, системные требования, подготовка к работе ................... 14
2.3. Изучение и практическое освоение работы перед первым запуском и
настройкой сканера. Зоны сканирования. Запуск .............................................. 18
2.4. Выполнение настройки компьютера для работы 3D сканера Range Vision
Smart ........................................................................................................................ 25
Библиографический список ...................................................................................... 30

5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Цели и задачи практических занятий

Практические занятия являются важным видом учебной работы студента
в пределах часов, предусмотренных учебным планом направлений подготовки
29.03.04 «Технология художественной обработки материалов» и 54.03.01
«Дизайн».
Цели практических занятий по дисциплине «Основы художественно-
инженерного творчества» – развитие познавательных способностей, самостоя-
тельного мышления и творческой активности.
В основу метода обучения художественно-инженерному творчеству поло-
жена работа на 3D сканере Range Vision Smart. Именно здесь формируются необхо-
димые профессиональные умения и навыки, развивается проектное мышление.
Основы художественно-нженерного творчества как самостоятельный учебный
предмет имеет все возможности для развития творческой личности, способной
самостоятельно решать сложные задачи применения 3D процессов сканирования и
печати как в дизайне, так и в технологии художественной обработки материалов.
Задачи практических занятий по дисциплине «Основы художественно-
инженерного творчества»:
- изучение и освоение принципиально новой технологии, каковой явля-
ется сканирование и получение трехмерной модели объекта на 3D сканере
Range Vision Smart;
- обучение студентов практическим методам работы с 3D сканерами по
заимствованию и созданию новых 3D моделей предметов производственного и
культурного назначения;
- приобретение студентами умений и практических навыков работы в
использовании современных научных методов сканирования изделий из
различных материалов: древесины, металла, керамики, полиматериалов.
Для освоения изучаемой дисциплины «Основы художественно-инженер-
ного творчества» в объеме вузовской программы обучающийся должен уметь
работать с системой Интернет и другими информационными ресурсами, разви-
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вать художественно инженерное мышление, владеть компьютером и его прог-
раммным обеспечением, самостоятельно анализировать произведения худо-
жественного и инженерного искусства, обладать навыками самостоятельной
работы с различными материалами.

2. Подготовительные этапы работы с 3D сканером Range
Vision Smart
2.1. Введение в 3D сканирование

Как известно, 3D сканирование (трехмерное) представляет собой бескон-
тактный процесс перевода физической формы объекта (технологии художест-
венной обработки материалов или художественно-инженерного творчества) в
цифровую форму.
Результатом такого процесса является трехмерная модель объекта в виде
файла, в котором содержится информация о полигонах поверхности объекта.
Файл имеет формат STL. Его можно конвертировать в иные форматы (OBJ,
WRML, ASCH, AOP, PLY, PTX или X), и он допускает открытие любой
программой для 3D моделирования или СAD проектирования.
Возникает вопрос о необходимости сканирования. Он складывается из
представления, что есть аналог в технологии художественной обработки
материалов со значительной массой сложных поверхностей, которые трудно
измерить обычным штангенциркулем. При этом необходимо затратить массу
времени и терпения, чтобы получить результаты требуемой точности для опре-
деления математической модели.
Именно в этом случае необходима помощь 3D сканера, который заметно
сокращает время создания математической модели, необходимой для сравнения
с эталонной моделью. В совокупности возможно получение точных моделей
художественной обработки материалов, которые затем могут применяться для
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
создания прототипов художественно-инженерных изделий, выполнения новых
технологий на базе известных.
Область 3D сканирования:
- решение проблем реверс-инжиниринга, когда обеспечивается легкое и
быстрое исследование детали, модели устройства; сравнение реально изготов-
ленного объекта с его CAD-чертежом;
- проектирование изделий (технологий), а также приспособлений, запас-
ных чертежей и оснастки при отсутствии технической документации на базовое
изделие;
- 3D оцифровка поверхности сложной формы, в том числе художествен-
ных форм и слепков;
- создание трехмерной модели объекта, которая в дальнейшем будет
реализована технологией художественной обработки на станке с ЧПУ;
- создание и тестирование различных ортопедических и защитных
приспособлений;
- 3D сканирование человека и частей его тела, ибо это быстрый и безопас-
ный метод получения трехмерного близнеца, идентичного реальному человеку;
- создание точных копий или тиражирования результатов художествен-
ной обработки изделий (материалов).
При этом возможно сканирование иных объектов с геометрией различной
сложности, а именно:
- автомобилей и мотоциклов;
- частей автомобиля: бамперов, капотов, багажников, кресел, колес, арок,
а также других частей кузова и салона;
- деталей и механизмов, технических устройств и приспособлений;
- посуды: чашек, кружек, бутылок;
- предметов интерьера: мебели, ваз, статуэток, вешалок, барельефов, леп-
нины, скульптур;
- музейных экспонатов и предметов культурного наследия: археологических
находок, черепков, скелетов, предметов, имеющих историческую ценность;
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- средств индивидуальной защиты: шлемов, касок, противогазов;
- человека и частей его тела;
3D сканирование позволяет получить трехмерную модель в формате STL,
а также конвертировать этот формат в любой другой и дорабатывать получен-
ную модель, а именно: «залечивать дыры» и разглаживать неровности в поверх-
ности модели. Кроме того, если деталь, которую необходимо оцифровать, сос-
тоит из нескольких частей, то после сканирования ее трехмерная модель будет
представлять собой единый объект. Такую цельную деталь можно разобрать на
её составные части, или, наоборот – из разных деталей собрать один объект.
Ценообразование 3D сканирования обуславливается многими парамет-
рами: физические размеры сканируемого объекта технологии художественной
обработки материалов; детализация и пространственная геометрия; время,
затраченное на сканирование и последующую обработку.
В цену 3D сканирования входят работы:
- 3D сканирование объекта,
- сборка отсканированных поверхностей в единую 3D модель.
Пример стоимости 3D сканирования автомобиля и его частей:
 кузов легкового автомобиля – от 50 000 рублей,
 салон легкового автомобиля – от 50 000 рублей,
 арки – от 4 000 рублей,
 бампер – от 8 000 рублей,
 колесо – от 4 000 рублей,
 капот – от 8 000 рублей,
 багажник – от 6 000 рублей,
 кресло – от 6 000 рублей,
 части кузова легкового автомобиля – от 4 000 рублей.
Итого: 340 000 рублей.
Стоимость 3D сканирования в офисе:
- минимальный заказ – 3 000 рублей;
- получение файла без обработки и выравнивания поверхностей – 3 000 рублей;
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- геометрически простой объект – 4 000 рублей;
- сканирование небольшой пресс-формы – от 6 000 рублей;
- кузов легкового автомобиля – от 50 000 рублей;
- 3D сканирование в офисе – от 3 000 рублей;
- выездные работы по 3D сканированию – от 15 000 руб.
Итого: 81 000 рублей.
Таким образом, услугами 3D сканирования можно заработать 421 000 рублей.
Методы трехмерного сканирования. Известны контактный и бескон-
тактный методы сканирования. Последний в свою очередь подразделяется на
активный и пассивный методы.
Области применения контактного и бесконтактного методов:
 инженерный анализ;
 контроль качества и инспекция;
 разработка упаковки;
 цифровое архивирование;
 промышленный дизайн;
 развлечения и игры;
 рынок аксессуаров;
 репродуцирование и изготовление на заказ;
 медицина и ортопедия.
Контактный метод – обводка сканируемого объекта специальным меха-
ническим приспособлением – щупом, являющимся сенсором (рис. 1).
Перед началом 3D сканирования на объект наносится сетка следующим
образом: размер ячеек в областях высокой кривизны поверхности минимальный, а
в местах малой кривизны – наибольший. В местах пересечения линий сетки
образуются точки. Из данных рис. 1 посредством щупа производится замер
координат этих точек, которые потом вводятся в компьютер.
На основе этого выстраивается 3D копия изделия. Данное сканирование
осуществляется ручной обводкой поверхности изделия. С дальнейшим разви-
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тием данного метода стало возможным использование для сканирования
специального устройства.

Рис. 1. Контактный метод 3D сканирования

В результате этого необходимость в ручной обводке и нанесении сетки
отпала. Щуп движется по поверхности объекта, и в компьютер заносятся
координаты о его положении с последующим созданием трехмерной модели
сканируемого объекта. В табл. 1 представлены преимущества и недостатки
сканирования контактным методом.

Таблица 1
Преимущества и недостатки контактного 3D сканирования
Преимущества Недостатки
- Простота процесса;
- Невозможность захвата текстуры
- независимость от условий освещения;
сканируемого объекта;
- высокоточное сканирование ребристых
- сложность или невозможность
поверхностей и призматических деталей;
сканирования объектов больших размеров
- компактный объём полученных файлов
11