Этапы 3D‑сканирования: от детали до чертежа

Перед вами — не теория. Это маршрут, по которому проходит каждая деталь в нашем бюро.
От грязной железки до чистового чертежа с допусками.

9 этапов. Без потери точности. С гарантией запуска в производство.

1. Подготовка объекта

Перед сканированием деталь должна быть корректно подготовлена. Это не формальность, а прямая гарантия того, что на выходе вы получите точную геометрию, а не «шум».

Этапы подготовки:

Разбираем узлы на отдельные детали. Для неразборных конструкций фиксируем схему, чтобы восстановить каждую деталь индивидуально.

Очищаем от масел, грязи, рыхлой ржавчины.

Матируем. Блестящий металл, хром, чёрный пластик, прозрачные материалы «слепят» сканер. Используем составы, которые не требуют смыва и не влияют на геометрию.

Наносим метки. Это маленькие (обычно 3–6 мм) чёрно-белые самоклеящиеся точки. Они нужны, чтобы сканер «привязывался» к объекту при съёмке сложных форм, больших деталей или при отсутствии выраженных граней. Метки не повреждают поверхность и легко удаляются.

Результат этапа:
Объект готов к сканированию. Никаких «слепых зон», потери геометрии из-за бликов или грязи. Только чистая, пригодная для реверса поверхность.

2. Выбор технологии и оборудования

В машиностроении не существует одного «идеального» 3D-сканера, который одинаково точно оцифрует и напёрсток, и раму экскаватора.

Поэтому в нашем бюро — парк оборудования разных классов. Мы не подстраиваем задачу под один прибор, а подбираем прибор под задачу.

Коротко о наших методах:

Структурированный свет — для деталей до 1,5 м: литьё, пластик, корпусные. Точность от 0,01 мм, высокая детализация.

Лазерные ручные сканеры — для крупногабарита: рамы, металлоконструкции, спецтехника. Работают в цехе, не боятся бликов.

Фотограмметрия — для объектов от 3 до 30 м. Сшивает сканы в единую систему координат, исключает ошибку на больших поверхностях.

Промышленная КТ (рентген) — если нужна внутренняя геометрия: полости, каналы, скрытые дефекты.

Контактные щупы / эндоскопы — для глухих отверстий и зон, куда не видит оптика.

LiDAR (в т.ч. планшетный) — быстрые обмеры помещений и крупных сцен, где важна скорость, а не микронная точность.

3. Калибровка и настройка сканера

Любой измерительный инструмент требует настройки перед работой. Штангенциркуль — обнуления, токарный станок — выверки центров. 3D-сканер — не исключение.

Необходимо выполнить прогрев оборудования, калибровку по эталонным мерам, настройку разрешения и яркости. На этом этапе также происходит выбор стратегии сканирования.

Почему это важно:
Настройка гарантирует, что отклонения не накапливаются и обеспечивает повторяемость результатов: сегодня, завтра, через месяц.

4. Сканирование: покрытие и доступность

Оператор последовательно проходит сканером по всем наружным поверхностям детали, собирая плотное облако точек с каждого ракурса.
Труднодоступные зоны (пазы, внутренние полости) либо сканируются специализированными насадками, либо достраиваются инженером на этапе CAD-моделирования по сопряжённым поверхностям и конструкторской логике.

Результат:
Густая, равномерная сетка без пропусков.
Все значимые поверхности оцифрованы с заявленной точностью.
 

5. Сшивка (регистрация) и первичная очистка

Выполняется совмещение всех проходов в единое облако точек/сетку.
Инженер вручную выравнивает сканы, контролирует масштаб, удаляет лишние поверхности вокруг, заполняет незначительные дыры на поверхности.

Получается облако точек, готовое к реверсу.

6. Формирование полигональной модели

Превращаем «сырое» облако точек в чистую полигональную сетку (mesh), с которой уже можно работать. Построение оптимизированной сетки (STL/OBJ/PLY).
Сохраняем все конструктивные элементы (рёбра, кромки, бобышки).

Результат:
Готовая полигональная модель в формате STL, OBJ или PLY (с текстурой или без).
Файл пригоден для визуализации, примерки, 3D-печати.

7. Контроль точности

Сравниваем полученную сетку с эталоном (если он есть) или анализируем взаимное расположение проходов.

Строим карту отклонений (heatmap) — цветное поле погрешности на всей поверхности детали.

Проверяем критические размеры, допуски соосности, плоскостности, перпендикулярности.

Оцениваем устойчивость системы привязки — не накопилась ли ошибка позиционирования на крупных объектах.

8. Получение твердотельной CAD-модели (реверс-инжиниринг)

Есть два базовых подхода к реверс-инжинирингу — выбирают по типу детали и целям:

Параметрическая модель (рекомендуем).
Деталь разбивается на эскизы, выдавливания, вращения, массивы.
Строится дерево построений в SolidWorks, Компас-3D или NX.
Итог: полноценная CAD-модель, которую можно редактировать, менять размеры, ставить в сборки.

Непараметрическая модель (NURBS).
Сетка обтягивается гладкими поверхностями.
Подходит для сложных «скульптурных» форм, литья, эргономики.
Итог: STEP/IGES с чистой геометрией, но без истории построения.

Результат:

Параметрическая твердотельная модель (формат CAD + STEP), полное владение конструкторской логикой изделия.

9. Чертежи и производственная документация

Выпускается полный комплект конструкторской документации по ЕСКД:

2D-чертежи в PDF и DWG — с проекциями, разрезами, сечениями.

Простановка размеров, допусков формы и расположения, шероховатости, покрытий, термообработки.

Спецификации и таблицы.

DXF-контуры для лазерной, плазменной и гидроабразивной резки.

Развертки для листовых деталей.

Результат: Законченный комплект КД, который закрывает вопрос от «нет детали» до «запущено в серию».