In che modo gli scanner Artec acquisiscono oggetti di grandi dimensioni con gruppi di parti complesse

La sfida: acquisizione rapida di un kayak con circa 60 piccole parti utilizzando due scanner 3D portatili, come progetto di prova per la scansione di oggetti di grandi dimensioni con molteplici aree di complessità. In seguito, trasformazione delle scansioni in un unico modello 3D altamente realistico.

La soluzione: Artec Leo, Space Spider, Artec Studio, ZBrush

I risultati: usando Artec Leo e Space Spider, insieme a Artec Turntable e al software di modellazione 3D ZBrush, il kayak e tutti i suoi componenti sono stati facilmente scansionati e trasformati in uno straordinario modello 3D, senza complicazioni.

Di fronte alla cattura digitale di oggetti di grandi dimensioni con più aree con numerosi dettagli, anche i professionisti della scansione possono provare un senso di disagio quando si tratta di decidere come procedere. Potrebbe trattarsi di un meccanico con solo mezzo pomeriggio per scansionare l'interno e l'esterno di una Lamborghini per progettare componenti e modifiche personalizzate. O di un ingegnere aerospaziale incaricato di scansionare l’abitacolo di un Airbus A380 e trasformarlo in un modello 3D accurato al submillimetro pronto per la realtà virtuale in pochi giorni.

Pietro Meloni di ShareMind che scansiona con Artec Leo

Il tempo scorre mentre l'ingegnere si siede chiedendosi come catturare ed elaborare con precisione l'intero quadro strumenti, i suoi otto display, oltre a tutti gli interruttori, i pulsanti, i joystick, ecc. Per non parlare dei posti e dell'intera architettura del ponte di volo.

Ciò che inizialmente può sembrare un'attività di scansione semplice può rapidamente trasformarsi in un progetto multifase che si protrae per settimane. Ma non deve essere per forza così.

Questi tipi di scenari hanno ispirato Pietro Meloni dell'ambasciatore Artec ShareMind a creare un flusso di lavoro semplificato per catturare e trasformare oggetti sfaccettati, "più grandi delle dimensioni umane" in modelli 3D sorprendentemente precisi in solo una frazione del tempo necessario normalmente.

Come oggetto di riferimento Meloni ha scelto un kayak lungo 3 metri, poiché presenta sia ampie distese di geometria relativamente semplice che componenti multipli con dettagli elevati, materiali morbidi e persino parti incassate, difficili da raggiungere.

Ha scelto Artec Leo come scanner principale per il progetto. Leo è uno scanner 3D portatile rivoluzionario, interamente wireless, con elaborazione integrata e touchscreen posteriore per il monitoraggio della scansione in tempo reale. Ideale per catturare oggetti di medie dimensioni come persone e mobili, o persino automobili, in 3D, a colori e ad alta risoluzione (fino a .1 mm di precisione), Leo rende la vita facile a chiunque, al principiante così come al professionista, basta semplicemente premere un pulsante e iniziare la scansione.

Artec Leo è pronto per continuare la scansione del kayak

Con Leo in mano, Meloni ha catturato l'intero kayak insieme alle sue quasi 60 parti in 5 minuti. Ha quindi elaborato le scansioni nel software Artec Studio in 13 minuti. Ma non era soddisfatto al 100% dei risultati. Il suo obiettivo era quello di trovare il modo migliore per creare un modello 3D di qualità talmente alta da soddisfare le ispezioni più scrupolose. Ben presto Meloni ha compreso che gli elementi più complessi del kayak avrebbero beneficiato dell'uso di un altro scanner, Artec Space Spider.

Uno scanner portatile metrologicamente accurato (fino a.05 mm), Space Spider eccelle nell'ingegneria inversa e il controllo della qualità grazie alla sua capacità di catturare geometrie complesse e superfici sottili, ed è molto adatto alla scansione di aree di piccole dimensioni.

Artec Space Spider

Secondo Meloni, "Proprio come non porteresti un bisturi nella giungla, o un machete in sala operatoria, ogni scanner eccelle nel campo per cui è stato progettato. E Artec Studio 15 rende incredibilmente facile combinare le scansioni di più scanner Artec in modo da poter creare fenomenali modelli 3D in pochi minuti.” Ha continuato, "Molti clienti pensano erroneamente che uno scanner 3D sia in grado di catturare perfettamente qualsiasi cosa, da un delicato anello verde smeraldo a un tendone da circo".

Primo piano del modello 3D finale del kayak che mostra la maniglia, il cordame e altre piccole parti

Il secondo aspetto del progetto che doveva essere affrontato era come gestire elementi morbidi e flessibili, come il cordame del kayak. Queste corde sottili si estendono lungo le varie sezioni dello scafo in fibra di vetro. Quando il kayak viene spostato, per catturare la parte inferiore, ad esempio, questo cordame cambia posizione, anche se leggermente. Ciò si traduce in doppie esposizioni nelle scansioni, che richiedono molto tempo per essere gestite con metodi convenzionali.

La parte posteriore del modello 3D del kayak, che mostra il sottile cordame e altri elementi morbidi

"Mi è subito venuta l'idea di utilizzare ZBrush per modellare questi elementi morbidi". Avendo esperienza con il software, Meloni ha deciso che, "Dopotutto, ci sono molti esempi di materiali e componenti con proprietà simili su oggetti che vengono spesso scansionati, per esempio i lacci delle scarpe o la tracolla di una borsa, o innumerevoli altri... quindi se esiste un modo più semplice e veloce per modellarli e integrarli in una scansione 3D ad alta risoluzione, sono pronto a farvi ricorso."

Pietro Meloni utilizza ZBrush per ritoccare alcuni dei componenti più piccoli del kayak

L'ultimo problema era come scansionare i diversi piccoli componenti situati nello spazio angusto degli interni del kayak. A causa delle piccole distanze tra questi oggetti, non era possibile accedervi da ogni angolo di cattura. Ad esempio, il supporto per canna da pesca, comodamente incassato al centro del kayak. È stato allora che Meloni ha deciso di smontare queste parti e scansionarle separatamente.

Si è dimostrata una scelta azzeccata. Sono bastati pochi minuti per smontare tutte le parti. Ha quindi scansionato ogni oggetto usando Space Spider e Artec Turntable, perfettamente sincronizzati tra loro, quindi, nel caso in cui lo scanner perda il tracciamento, Turntable ruota indietro di alcuni gradi e attende fino a quando il tracciamento viene ripristinato, quindi ricomincia a girare.

Una volta scansionati, Meloni fonde ciascuno di questi oggetti con il kayak direttamente in Artec Studio. Il processo è semplice. “È stato facile elaborare ogni scansione e combinarla con il kayak. I risultati facevano pensare che ogni parte fosse sempre stata lì. Si ottengono questi risultati con le scansioni di qualsiasi scanner Artec 3D, da Micro a Ray, ed è così facile che anche un principiante può impararlo a fare in pochi minuti."

Per alcune delle parti morbide, come le maniglie, Meloni ha deciso di creare alcuni semplici supporti stampati in 3D, in modo che questi elementi venissero catturati esattamente nelle stesse posizioni in cui si trovavano sul kayak.

Stampa 3D dei supporti di scansione da utilizzare con Artec Turntable

Supporti stampati in 3D che sorreggono una maniglia del kayak su Artec Turntable per la scansione con Artec Space Spider

Meloni ha spiegato il suo flusso di lavoro per l'elaborazione della scansione in Artec Studio:

"Utilizzando Artec Studio 15, ho allineato le scansioni senza difficoltà. Quindi ho applicato registrazione globale, Sharp Fusion a tenuta stagna, semplificazione della mesh veloce e Texturing. Questo è il flusso di lavoro che ho seguito per ogni elemento del progetto, dallo scafo a ogni parte separata."

Ha continuato: "Artec Studio 15 ha notevolmente semplificato il processo grazie alla funzione Gruppi. Durante l'acquisizione del kayak, le mie scansioni Leo sono state automaticamente spostate in una cartella e poi, quando sono passato alla scansione con Space Spider delle parti più piccole, tutte sono state raggruppate in cartelle separate. Quando hai a che fare con un tale numero di scansioni, avere questo tipo di organizzazione automatica fa davvero la differenza."

Schermata di Artec Studio 15 del modello del Kayak, con le sue quasi 60 parti organizzate automaticamente in gruppi

"Ricordo che, al momento di scansionare ed elaborare i componenti più piccoli, ho percorso gli stessi passaggi utilizzati per lo scafo del kayak, ma con le scansioni di Space Spider (e Artec Turntable). Durante la scansione ho tenuto attiva la rimozione automatica della base, e durante l'elaborazione ho usato anche il filtro Rimozione Anomalie."

Schermata di Artec Studio 15 che evidenzia la registrazione globale dello scafo e dei componenti del kayak

Con tutte le scansioni completate e integrate insieme, era tempo di concentrarsi sul cordame. La modellazione in ZBrush è andata alla perfezione, e in pochi minuti Meloni ha inserito ciascuno di questi elementi morbidi direttamente sul modello stesso del kayak.

Schermata di Artec Studio 15 che evidenzia le densità di scansione, semplificando la scelta della giusta densità per ciascun oggetto e riducendo efficacemente le dimensioni complessive dell'intero modello

"Poiché questi elementi hanno una funzione perlopiù decorativa, erano ideali per una modellazione 3D rapida, ma se avessimo dovuto catturare le loro dimensioni esatte, ad esempio per reverse engineering o controllo della qualità, avremmo dovuto utilizzare Space Spider per ottenere misurazioni molto più accurate del cordame e delle altre parti", ha detto Meloni.

Il modello 3D finale del kayak ultimato, con tutti i suoi elementi al loro posto

In termini di utilizzo di più scanner 3D e strumenti aggiuntivi per ottenere risultati migliori, Meloni ha confermato il successo di questo nuovo approccio. Ha notevolmente ridotto il tempo totale di elaborazione necessario e il modello 3D finale è stato pronto diversi giorni prima del previsto. Incoraggia tutti gli utenti a provare nuove strade.

"Sì, all'inizio incorporare più di uno scanner e di una soluzione software nel flusso di lavoro richiede un po' più di tempo e complessità. Ma se vuoi affrontare con sicurezza progetti con oggetti di grandi dimensioni che presentano numerose sezioni e dettagli, devi essere pronto a tutto."

Meloni ha continuato: "E quando raggiungerai la fine di tali progetti, ore o addirittura giorni prima, saprai di aver fatto la scelta giusta. Bisogna sperimentare e creare un flusso di lavoro personalizzato efficace."

“Se uso solo la mia auto per andare al lavoro ogni mattina, cosa succederà quando un giorno ci sarà un enorme ingorgo, con le auto ferme in tutta la città? Sarebbe meglio sapere come usare la bicicletta o i mezzi pubblici."

Alzando ancora di più il tiro, Meloni ha recentemente avviato un progetto per utilizzare Artec Ray e Artec Leo per catturare un antico castello romano in una perfezione digitale ad alta risoluzione. Con ogni dettaglio posizionato con cura millimetrica, il modello 3D risultante sarà, secondo Meloni, “Ideale per l'uso nella conservazione culturale, che potrebbe tradursi in stampa 3D di modelli su piccola scala per collezionisti o musei, o nell'usare il modello per un ambiente VR realistico o anche all'interno di una simulazione AR altamente immersiva."

Pietro Meloni prepara Artec Ray per catturare il cortile interno di un antico castello romano

Parlando delle potenzialità di questi mezzi, "I visitatori del castello potrebbero quindi sperimentare e interagire con ologrammi 3D, video e persino personaggi animati. Un tale uso della tecnologia dà vita alla storia per i visitatori grandi e piccini. Quale modo migliore per preservare questi tesori del passato se non quello di portare le loro storie indimenticabili nel presente?"