21世紀は万能の時代だと南極熊は信じています。SF映画に登場するシーンが、これから私たちの現実の生活に次々と現れると信じています。3Dプリンターや3Dスキャナーなど、「十二支」に登場する製品はすでに存在しています。さらに、今日の社会では、その並外れた能力の助けにより、多くの人々の生活や一部の産業が、世界を揺るがすような変化を遂げています。
実は、最も初期の測定方法は、三次元座標測定機に代表される接触測定法でした。その精度はミクロンレベル（0.5mm）に達していましたが、サイズが大きく、コストが高く、柔らかい物体を測定できないため、応用分野は限られていました。
以下では、Antarctic Bear がハンドヘルド スキャナーについて重点的に説明します。
一般的に、3D スキャナーは接触型と非接触型の 2 つのカテゴリに分けられます。接触型スキャナーは、その名前が示すように、スキャン対象物と直接接触する必要があります。対照的に、非接触型スキャナーは直接接触する必要がなく、レーザーまたは放射線（X 線や超音波など）を利用してスキャン対象物に関する情報を収集します。
非接触スキャンには 2 つのタイプがあります。
1 つはパッシブ方式で、特定の光源を必要とせず、スキャンには完全にオブジェクトの自然光条件に依存します。双眼鏡技術がよく使用されますが、精度が低く、幾何学的特徴を持つオブジェクトしかスキャンできないため、多くの分野の要件を満たすことができません。
もう1つは、対象物に特定の光を投影するアクティブ方式です。代表的な技術はレーザーラインスキャンで、精度は高いのですが、一度に投影できる光線は1本だけなので、スキャン速度が遅いという欠点があります。また、レーザーは生体や貴重品に損傷を与える可能性があるため、特定の分野では使用できません。
ハンドヘルド 3D スキャナーは、小型のスキャナー アプリケーションです。コンピューター ソフトウェアの開発により、コンピューターはリアルタイムのステッチングを実行できます。モバイル 3D スキャナーを使用します。ハンドヘルド 3D スキャナーは、主に 2 種類のデータを収集できます。1. 現実世界のオブジェクトまたは環境の形状 (幾何学的構造) を検出して分析するために使用されます。
2. 現実世界の物体や環境の外観データ（色、表面アルベド、その他の特性など）を検出し、分析するために使用されます。 収集されたデータは、仮想世界における実際のオブジェクトのデジタル モデルを作成するための 3D 再構築計算によく使用されます。
これらのモデルは、工業デザイン、欠陥検出、リバースエンジニアリング、ロボット誘導、地形測定、医療情報、バイオインフォマティクス、犯罪者識別、デジタル文化遺産収集、映画制作、ゲーム制作素材など、幅広い用途に使用されています。
しかし、市販の 3D スキャナーにはまだ一定の制限があり、現時点では、物体の目に見える表面の情報しか収集できません。以下のビデオでは、作業中のハンドヘルド 3D スキャナーの制限の一部について説明します。
最新の技術は構造化光スキャンです。構造化光もアクティブな方法です。複数の光線を同時に投影または回折させることで、物体の表面を捉えることができます。スキャンを完了するには、いくつかの表面の情報だけが必要です。最大の特徴は、スキャン速度が速く、実装がプログラム可能であることです。
3D プリントと 3D スキャンは密接に関連していることは誰もが知っています。 3Dスキャンには強力な機能があり、ユーザーは現実世界のオブジェクトを3Dプリントに使用できるデータに簡単に変換できるため、3D設計プロセスの多くの複雑な手順が不要になり、3Dプリントの高速化が促進されます。そのため、3Dスキャナー業界も本格的に発展しています。インターネット上には南極熊の3Dプリントに関する3Dスキャン技術情報が多数あります。
3D スキャナーはどのように機能しますか?
3D スキャナーというと、多くの人がカメラの機能を強化したものという第一印象を抱くかもしれませんが、実際のところ、その主な用途は 3D レンダリングを作成することです。
3D プリンターは視野内の物体に関する情報を収集しますが、カメラとは異なり、物体の色や外観ではなく、物体の各部の位置を記録します。では、3D スキャナーはどのようにしてこの位置情報を記録するのでしょうか?これは、スキャナと物体表面のドット配列との間の距離を計算することによって得られることが判明しました。
このため、完全な 3D レンダリングを得るには、スキャナーを使用してさまざまな角度から複数の情報セットを収集し、それらの情報を組み合わせる必要があります。しかし、3D スキャン技術が成熟するにつれて、この一見複雑に見えるプロセスに必要な時間は短縮されつつあります。
現在、市販の3Dスキャナのほとんどは非接触型である。
非接触スキャナが動作しているとき、スキャナは物体の表面にレーザー（点、線、または配列）を投影し、物体からの反射光に基づいて物体の位置情報を特定できます。スキャナーには、物体の形状に関する情報（反射光の角度に基づく）を収集するセンサーも装備されています。
当然のことながら、3D スキャン プロセスでは膨大な量のデータが生成され、それを処理するには強力なソフトウェアが必要になります。インターネット上にはこの種のソフトウェアがたくさんありますが、どうやって選びますか?達成したいことに応じて選択してください。前にも言ったように、自分に合ったものが一番です。
3D スキャナーは何に使用されますか?
実際、3D スキャナーは大規模な基礎産業において幅広い用途に使用されています。例えば、美術館では研究目的で有名な芸術作品の 3D レンダリングを作成するためにこの技術を利用でき、製造業者は部品を製造するためにこの技術を利用できます。これらの用途は私たちの日常生活とはあまり関係がないように思えますが、実は家庭の分野では大きな可能性を秘めています。
オバマ - オバマをスキャン - オバマを印刷
最も簡単な応用方法は、3Dプリンターを使用して小型モデルを作成することです。お気に入りの車のモデルを印刷したり、友人へのユニークなお土産を作ったりすることができます。デザイナーの場合は、独自のデザイン プロジェクトを完了するために使用することもできます。
3D プリンターの助けがなくても、3D スキャナーによって生成される 3D 仮想モデルには貴重な価値があります。ゲームデザインでは、これらの仮想モデルにより、ゲームグラフィックをよりリアルで繊細にすることができます。
十分に強力な 3D スキャナーとあなた自身の豊かな想像力があれば、この世にできないことは何もありません。
3Dスキャン技術はまだ完全に成熟していない
3D スキャン技術は今後数年間で発展し続けるでしょうが、現在の 3D スキャナーはすでにかなり成熟しており、基本的にほとんどのタスクを完了するのに役立ちます。しかし、開発中の新技術も非常に魅力的です。現在スキャナーを使用する際に直面する問題や、スキャンが不可能な状況のいくつかを解決できます。将来的には、3Dスキャナーがレーザーチップに直接組み込まれ、スマートフォンに直接インストールされて、スマートフォンのカメラを使用してスキャンできるようになるかもしれません。現在、多くのメーカーが関連技術の開発に着手しており、第一世代の製品を発売したメーカーも出ています。
価格は依然として制限要因である
技術の発展により、3Dスキャナーの価格は何度も下がってきましたが、それでも私たちのような敗者にはまだ手が届きません。市場には非常に安価な 3D スキャナーがありますが、スキャン結果は本当にひどいものです。 Antarctic Bear は、実際にはハードウェアに大きな違いはなく、欠けているのはソフトウェアだけだと考えています。 市販されているエントリーレベルの一眼レフカメラは3,000元程度ですが、より高性能なスキャナーは1,000元程度です。Appleのコンピューターよりほんの少しだけ高いだけですが、購入する前に、それで何ができるかを考え、財布にいくらお金が残っているかを確認する必要があります。
また、3D プリンターをお持ちでない場合は、機能が多少制限されます。 3Dプリンターも値段が下がってきているとはいえ、タオバオの低価格のプリンターでもまだ1,000元以上はするし、モノクロしかないのであまり役に立ちません。やはりかなりの出費です。
デスクトップ 3D スキャナー市場は競争が激しいです。産業チェーンの観点から見ると、3D スキャナーは間違いなく 3D プリンターの上流にあるからです。産業用または軍事用に使用される 3D プリンターであっても、その設計と製造では、3D スキャナーを使用してリバース設計を支援できます。家庭や教育分野での 3D プリントに関しては、3D モデリングをまだ完全に習得していない愛好家やデザイナーは、3D スキャナーを使用して自動モデリングを実現し、革新的なデザインを実現できます。
中国では、高い技術内容と高い価格のため、産業用スキャンの分野はまだ繁栄の傾向を示していません。北京天元は現在、業界の産業用 3D スキャンのリーダーとして認められています。それどころか、比較的低価格でスキャン精度の要件が低いことから、多くの 3D プリント企業がデスクトップ 3D スキャナーに参入し始めています。
国際市場では、Makerbot がデスクトップ 3D スキャナー デジタイザーを発売し、3Dsystems がハンドヘルド 3D スキャナー Sense を発売して、C エンド カスタマー市場を開拓しました。国際的な半導体大手インテルも国境を越えたルートを取り、3次元スキャンと物理的センシング技術のための3Dカメラの製造を開始した。
同国では、3Dプリントのリーダー企業であるShining 3Dも、白色光デスクトップ3Dスキャナー「Einscan-S」を発売した。同社は、スキャン速度が速く、精度が高いため、デスクトップ3Dプリンター「Shinlin 3D」とともに、国内の教育分野や国内外のメーカーグループへの参入に成功し、激しい競争の波の中で市場で確固たる地位を築いています。同時に、いくつかの模倣デスクトップ 3D スキャナー メーカーも市場の匂いを嗅ぎ始め、それらの流入により市場では価格競争の傾向が見られ始めました。
将来の3Dスキャン市場は二極化する
北京天源の葉成偉ゼネラルマネージャーは、「デスクトップ3Dスキャナーの普及に伴い、国内の3Dスキャナー市場は二極化傾向を見せるでしょう。デスクトップ3Dスキャナーの価格はますます手頃になり、軽量で持ち運びやすいという特徴が現れ始めるでしょう。将来的には、3Dスキャナーが多数のモバイルデバイスに組み込まれ、携帯電話でリアルタイムの3Dスキャンが実現できるようになるかもしれません」と語った。
一方、産業インテリジェンスの進歩に伴い、産業用 3D スキャナーのスキャン精度、速度、安定性、耐干渉性に対する市場要件はますます高くなります。葉成偉氏は「今後、天元の産業用スキャナーは成長を続け、より洗練され、より強力になるでしょう。これはスキャナー市場の拡大に伴う必然的な傾向でもあります」と語った。
デスクトップ 3D スキャナーと産業用 3D スキャナーは、機能と価格の両面で二極化することが予想されます。デスクトップ 3D スキャナーは、教育や家庭の分野で引き続き広く使用され、産業用スキャナーは現代のインテリジェント製造においてより大きな役割を果たすことになります。
しかし、この二極化の過程で、新たな需要が生まれました。デスクトップ 3D スキャナーは安価ですが、スキャンの精度と速度が産業レベルのアプリケーションに対応できず、同時に、産業レベルの 3D スキャナーは高価であるため、多くの C エンド ユーザーや小規模メーカー グループが参入できません。市場では、インターネット時代に絶えず出現する個人および小規模グループの起業家のニーズを満たすために、デスクトップ 3D スキャナーの価格に到達でき、産業用スキャナーと同様のアプリケーションも実現できる新しい 3D スキャン市場が求められています。
市場には多くのブランドのハンドヘルド スキャナーが存在するため、Antarctic Bear ではここでそれらを 1 つずつリストすることはしません。以下は、国内外でよく知られているハンドヘルド 3D スキャナーの一部です。
EinScan-Pro ハンドヘルド 3D スキャナー
Shining 3Dは、最新のEinScan-Proハンドヘルド3Dスキャナーを発売しました。この新開発のEinScan-Proハンドヘルド3Dスキャナーは、ハンドヘルド高速スキャン、ハンドヘルド詳細スキャン、固定全自動スキャン、固定フリースキャンの4つのスキャンモードを提供できることが分かっています。さまざまな精度要件とさまざまなスキャン対象サイズに応じて、携帯性と高精度のスキャンのニーズの両方を考慮します。市販されているハンドヘルド3Dスキャナー、デスクトップ3Dスキャナー、産業用3Dスキャナーを組み合わせた製品と言えます。
デジタイザー
MakerBot が製造したデジタイザーは、同様の製品の中で間違いなく最高です。ドットマトリックスを使用してあらゆる角度からオブジェクトをスキャンするのにかかる時間はわずか 12 分です。さらに、Digitizer はスキャンした情報を 3D プリントに必要な形式に直接変換することもできます。
MakerBot が提供するソフトウェアは、スキャン、編集、印刷の各プロセスをシームレスに接続することもできます。さらに、さまざまなスキャン情報を統合することもできます。実際、デジタイザーは完璧に近いわけではありません。スキャン範囲は比較的狭く、スキャンする製品の最大辺の長さは 8 インチを超えることはできず、重量は 3 キログラムを超えることはできません。さらに、この製品はまだ研究開発の初期段階にあり、正式に市場に投入されるまでにはやるべきことがまだたくさんあります。
スキャンファイ
Scanify は、フルカラーの 3D レンダリングを作成できるハンドヘルド スキャナーであり、わずか 0.1 秒で画像を作成するという、非常に優れた速度を誇ります。 Scanify は手持ちで使用できるため、スキャン プロセス中に大きな柔軟性を発揮しますが、スキャンの精度を維持するためには、必要な支援が依然として必要です。 Scanify のスキャン速度はスキャン対象のオブジェクトによって異なります。オブジェクトの色、エッジ、反射によって、スキャンに必要な時間に大きな違いが生じる可能性があります。
さらに、Scanify のプロフェッショナル版ソフトウェアも使用できます。年間 99 ドルのみで、より高度な編集、統合、3D 印刷機能を利用できます。
物質と形態の3Dスキャナ
上記 2 つの 3D スキャナーの価格が高すぎて予算が足りないと感じる場合は、Matter と Form の製品を検討してみてください。このスキャナーはもともと Kickstarter のクラウドファンディング プロジェクトでしたが、現在では業界で最もコスト効率の高い製品となっています。
上の写真に示すように、回転可能なスキャンプラットフォームを備えています。さらに、スキャンカメラも上下に動くため、製品はあらゆる角度から対象物の詳細をすばやくキャプチャできます。スキャンプロセス全体はわずか5分で完了し、完成品の品質も高価なモデルに匹敵します。
しかし、より高価な Scanify と比較すると、まだいくつかの欠点があります。スキャン領域は 7 インチ x 9.8 インチを超えず、重量は 3 キログラムを超えることはできません。ただし、同社には 3D プリント用の防水メッシュを作成できるソフトウェアが含まれています。
物質と形態のベベル
上の写真の製品は Bevel と呼ばれています。これも Matter and Form 社製で、モバイル スキャン市場に重点を置いています。このアクセサリをヘッドフォン ジャックに接続するだけで、スマートフォンに 3D スキャン機能が搭載されます。スキャン時には、携帯電話のカメラが Bevel の内蔵レーザー光と連動して軽量の 3D 画像を作成します。
この製品は現在、販売前段階に入っており、将来的にはAndroidとiOSの両方のプラットフォームに対応し、ユーザーに3D写真撮影機能を提供する予定です。撮影した写真は、直接3Dプリントに使用することもできます。しかし、この製品の最大の欠点はその超低価格（80ドル）だ。この製品は今年末に正式に発売される予定だ。
ハンドヘルド3Dスキャナーの究極の開発
3D スキャナーにもっと良いソリューションはないのでしょうか?もちろんあります。ある会社が、外部機器なしで携帯電話やタブレットを 3D スキャナーに変えることができるアプリケーションを開発しました。
数秒で写真家になれるアプリはたくさんありますが、このアプリはそれ以上です。 ETH チューリッヒの 3D スキャン ソフトウェアはまだ完成していないかもしれませんが、同社はアクセサリを購入することなく周囲の正確な 3D レンダリングを作成できると主張しています。
私たちはこの全能の時代に生まれ、ほぼすべてのアイデアを実現する機会を得ることができます。最新の3Dプリント情報についてもっと知りたい場合は、Antarctic Bear 3D Printing Networkに注目してください。
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