Шэньчжэньская компания 3DMakerpro, основанная в 2015 году, зарекомендовала себя как один из ведущих разработчиков в индустрии высокоточного трехмерного сканирования. Опираясь на собственный опыт в области исследований и разработок, бренд сформировал уникальную философию. Ее суть заключается в предоставлении пользователям не просто оптических сенсоров для захвата облаков точек, а комплексных, готовых к работе решений, позволяющих быстро получать качественные цифровые модели для проектирования, реверс-инжиниринга, аддитивного производства и виртуальной визуализации. Сегодня ассортимент компании четко разделен на два ключевых направления: компактные ручные сканеры на основе структурированного света для оцифровки отдельных объектов и высокопроизводительные системы LiDAR дальнего действия, предназначенные для обмера помещений, зданий, инфраструктурных объектов и крупных территорий.
Интеллектуальная программная платформа JMStudio
Важнейшим связующим звеном экосистемы выступает фирменное программное обеспечение JMStudio, поставляемое бесплатно и поддерживающее восемь основных языков. Программа объединяет процессы сканирования, редактирования облаков точек, интеллектуальной оптимизации, многоточечного автоматического выравнивания сцен, слияния и последующего экспорта в распространенные форматы OBJ, STL, PLY и ASC. Благодаря встроенным алгоритмам искусственного интеллекта ПО способно автоматически отслеживать траекторию 3D-сканера, снижать вероятность потери трекинга без использования наклеиваемых маркеров, удалять мусорные точки и сглаживать геометрические погрешности. Процесс постобработки в JMStudio максимально упрощен: пользователь может сфокусироваться непосредственно на сканировании, не отвлекаясь на постоянную ручную настройку сложных параметров.
Минимальные системные требования для работы программного комплекса включают процессор Intel Core i5 восьмого поколения, 16 ГБ оперативной памяти и встроенную графическую карту. Однако для стабильной обработки массивных облаков точек рекомендуется использовать графический адаптер уровня NVIDIA GeForce GTX 1060, а при работе с профессиональными моделями сканеров и сложными алгоритмами визуализации — дискретные карты серий RTX 3060 или RTX 4060 с объемом оперативной памяти компьютера до 64 ГБ. Автономность софта поддерживается тем, что постоянное подключение к интернету требуется только при первоначальной установке и загрузке калибровочных файлов, после чего поддерживается полноценная офлайн-работа. Мобильные приложения JMStudio для Android и iOS позволяют осуществлять захват данных непосредственно на ходу с помощью смартфона.
Ручные сканеры для малых и средних объектов
Для оцифровки отдельных деталей, художественных форм и компонентов компания разработала линейку ручных сканеров, ориентированных на разные масштабы и требования к точности.
Наиболее точным решением в потребительском сегменте является серия Seal, предназначенная для работы с мелкими объектами, такими как миниатюры, стоматологические модели челюстей, ювелирные украшения и небольшие промышленные детали. Базовый сканер Seal обеспечивает исключительную точность до 0,01 мм и разрешение до 0,05 мм, что до пяти раз превосходит параметры аналогичных устройств на рынке. Модификация Seal Lite предлагает точность до 0,02 мм при разрешении 0,07 мм. Технология базируется на использовании структурированного синего света с длиной волны от 400 до 500 нанометров. Синий свет испытывает меньшую дифракцию, что гарантирует резкую фокусировку на расстоянии, позволяя точно передавать мелкие царапины, грани и гравировки. Модель Seal выполнена в прочном корпусе из алюминиевого сплава и оснащена 24-битной цветной HD-камерой с высококачественным CMOS-сенсором, фиксирующим более 16,7 миллиона цветов для фотореалистичного наложения текстур. Версия Seal Lite поставляется в пластиковом корпусе с монохромной текстурной камерой. Вес приборов составляет всего 200 или 254 грамма при габаритах 110 x 60 x 35 мм, а рабочее расстояние удерживается в диапазоне от 100 до 200 мм. Минимальный объем сканируемых деталей составляет 10 x 10 x 10 мм, а рекомендуемый размер объектов — от 10 до 300 мм.
Для мобильного использования сканеры Seal могут сопрягаться с аккумуляторной рукояткой Smart Grip емкостью 10 000 мАч, рассчитанной на 240 минут непрерывного сканирования (около 100 сессий). Рукоятка требует зарядного устройства мощностью 45 Вт с протоколом Power Delivery. Подключение к смартфону выполняется через кабель OTG. Мобильное приложение работает на операционных системах Android 10.0 и выше при наличии не менее 8 ГБ оперативной памяти (свободно должно быть более 2 ГБ) либо iOS 15.0 и выше на базе iPhone 12 и новее. Гарантированная совместимость обеспечивается для большинства моделей Android-смартфонов, выпущенных после 2021 года. Для стационарной работы в комплекты Premium и Luxury входит поворотный многоосевой стол, связывающийся с ПК по беспроводному каналу Bluetooth. Стол оборудован поворотным кронштейном с наклоном до 90 градусов, что позволяет направлять сканер на верхние и нижние участки закрепляемых объектов размером от 10 до 100 мм для полного трехстороннего сканирования.
Универсальным решением для более крупных объектов выступает серия Moose, пришедшая на смену популярной модели Mole. Сканер Moose предлагает точность 0,03 мм, что на 40% выше показателей предшественника, и разрешение 0,07 мм (улучшение на 20%). Благодаря увеличенной глубине сканирования до 100 мм Moose эффективно оцифровывает сложные полые структуры. Прибор работает на дистанции от 150 до 400 мм, фиксируя объекты размером от 15 до 1500 мм со скоростью до 10 кадров в секунду с помощью технологии синих светодиодов Blue LED. Его ИИ-трекинг AI Visual Tracking надежно удерживает объект в поле зрения при резких перемещениях. В отличие от Moose, модель Mole базируется на ближнем инфракрасном излучении (NIR) с точностью 0,05 мм и разрешением 0,1 мм. Испытания показывают, что Mole испытывает сложности при оцифровке темных материалов и сложных текстильных переплетений, генерируя шумы, тогда как Moose успешно справляется с глубоким черным цветом, формируя ровные, чистые облака точек, и позволяет оцифровывать даже полупрозрачные ногтевые пластины на руках человека. В семейство также входят упрощенная модификация Moose Lite и легкий инфракрасный сканер Fox весом всего 210 грамм, предназначенный для оцифровки объектов размером от 40 до 1200 мм с точностью до 0,1 мм.
Результаты практических испытаний ручных сканеров
В ходе тестирования возможностей сканера Seal на различных типах изделий были выявлены как его сильные стороны, так и специфические ограничения. При испытании универсальной калибровочной плитки прибор успешно зафиксировал сложные геометрические формы, текстуру коврового покрытия, шероховатость наждачной бумаги и даже зеркальный элемент. Однако оцифровка резиновой автомобильной шины и полностью прозрачных деталей из PETG оказалась безуспешной из-за отсутствия четких условий для отражения света. При сканировании металлических плоскогубцев, сочетающих сталь и резину, глянцевые металлические части привели к возникновению световых шумов и двоению контуров, что потребовало нанесения тонкого слоя матирующего спрея.
При оцифровке указателя поворота мотоцикла, состоящего из прозрачного стекла и черного пластика, также потребовалось применение спрея. Полученная модель продемонстрировала высокую точность с незначительным отклонением всего в -0,053 мм от реальных размеров детали, хотя автовыравнивание JMStudio сопоставило фрагменты с ошибками, из-за чего выравнивание пришлось проводить вручную. Тест амортизатора электросамоката с хромированной спиральной пружиной показал частую потерю трекинга на витках пружины и итоговое отклонение высоты ножки детали в 0,104 мм, что является достаточно большим показателем. При сканировании наконечника руля мотоцикла с черным глянцевым покрытием резьба винта и внутренний шестигранный порт не получили достаточной детализации для непосредственной функциональной 3D-печати без предварительной CAD-коррекции. Оцифровка сложного велосипедного переключателя скоростей прошла без потери трекинга, однако сканер не смог зафиксировать скрытую внутри возвратную пружину из-за ограничений глубины проникновения лучей синего света.
При работе со сложной симметричной деталью — корзиной сцепления мотоцикла — сканер потерял ориентиры на повторяющихся ребрах, что привело к сбоям автоматического и ручного совмещения. Проблема была решена только после нанесения на деталь асимметричных референтных маркеров. В то же время оцифровка цветной глиняной скульптуры прошла идеально: прибор стабильно записал около 1300 кадров без срывов трекинга, а автоматическое выравнивание и слияние позволили получить высокоточную STL-модель для безупречной печати на 3D-принтере. Однако функция наложения текстур в JMStudio на крупных объектах столкнулась с ограничениями по объему обрабатываемых данных и потребовала значительного времени на рендеринг.
Автономный комплекс 3DMakerpro Toucan
Специально для полевых и выездных работ без привязки к компьютеру разработан автономный сканер Toucan. Его эргономичный металлический корпус с сатинированной отделкой, резиновым хватом на задней стороне и весом 735 грамм внешне напоминает компактную фотокамеру. Устройство оснащено встроенной батареей емкостью 6600 мАч, восьмиядерным процессором с частотой 2,5 ГГц, 32 ГБ оперативной памяти стандарта DDR4 и накопителем емкостью 256 ГБ. Это позволяет выполнять весь цикл захвата, оптимизации облака точек, слияния моделей и наложения цвета непосредственно на самом приборе с контролем через встроенный сенсорный LCD-экран.
Оптическая система Toucan базируется на технологии структурированного синего света с фазовым сдвигом, особенно эффективной при оцифровке тонких и хрупких объектов. Сканер сочетает в себе синие лазеры двух классов безопасности: безопасный Class 1 для базовых задач вне помещений и мощный Class 3R для высокоточного режима Ultra Mode. Перед каждой активацией излучателя Class 3R на экран прибора выводится обязательное предупреждение безопасности. Рабочая дистанция Toucan составляет от 200 до 1000 мм при скорости сканирования до 15 кадров в секунду. Минимальный объем сканируемых изделий равен 10 x 10 x 10 мм, а максимальный габарит объектов может достигать 4 метров. Управление экспозицией и яркостью осуществляется дисковым переключателем на корпусе, а кнопка на правой стороне активирует затвор в режиме одиночных снимков Photo Mode.
Благодаря выделенной 48-мегапиксельной RGB-камере Toucan поддерживает полноценный захват цвета в реальном времени. Однако встроенная функция наложения текстур выполняется без регулируемых настроек и занимает от 10 до 20 минут, при этом на финальной модели могут возникать размытия на стыках совмещения кадров. Разъем USB-C на нижней грани предназначен только для зарядки от 65-ваттного блока питания. Перенос проектов на компьютер возможен по беспроводной сети Wi-Fi или через внешний накопитель USB-C, при этом беспроводной импорт в JMStudio больших файлов объемом более 1 ГБ может прерываться из-за нестабильности соединения.
Профессиональные LiDAR-системы для пространственного сканирования
Для проведения масштабных геодезических, строительных и архитектурных обмеров на дистанциях в десятки метров компания предлагает три специализированные LiDAR-платформы, интегрирующие лазерное сканирование с инерциальной навигацией SLAM и спутниковым позиционированием.
Компактная система Raven представляет собой ручной прибор весом около 1,1 кг с дальностью действия от 80 до 100 метров и частотой сканирования 150 000 точек в секунду. Точность позиционирования составляет около 2 см на расстоянии в десятки метров при вертикальном угле обзора 40 градусов. Устройство поддерживает работу со съемными аккумуляторами с ресурсом до двух часов непрерывной работы и выпускается в трех версиях: Standard с одной 12-мегапиксельной цветной камерой Sony, Max с двумя аналогичными камерами для кругового охвата и Max RTK для высокоточного геореферирования. Данные со сканера Raven могут экспортироваться для построения фотореалистичных трехмерных визуализаций по технологии Gaussian Splatting. Конструкция позволяет использовать Raven вручную, устанавливать на штатив, закреплять на автомобиле или подвешивать на беспилотный летательный аппарат.
Для профессионального использования на строительных площадках разработан защищенный комплекс Hawk весом 900 грамм. Его металлический корпус с улучшенным теплоотводом защищен от пыли и влаги по стандарту IP65 и выполнен в брызгозащищенном дизайне. Прибор оснащен гибридным твердотельным LiDAR-модулем на длине волны 905 нм, собирающим до 480 000 точек в секунду. Технология мульти-эхо позволяет лазерным импульсам проходить сквозь сетки, решетки и растительность, обеспечивая надежный захват геометрии конструкций. Погрешность Hawk составляет 1,5 см на удалении до 10 метров, 3 см — до 20 метров и 5 см — на расстоянии до 40 метров, при максимальной дальности измерения от 80 до 140 метров и радиусе обзора 40–70 метров. На корпусе установлен AMOLED-дисплей диагональю 3,9 дюйма. Аппаратная начинка включает восьмиядерный процессор с частотой 2,4 ГГц и 32 ГБ оперативной памяти. Hawk снабжен инфракрасной камерой NIR-трекинга для стабильного ведения сканера в условиях недостаточной освещенности или на поверхностях с повторяющейся геометрией, а также двумя 13-мегапиксельными камерами с однодюймовым CMOS-сенсором и поддержкой HDR для реалистичной цветопередачи. Питание осуществляется от аккумулятора емкостью 12 000 мАч, рассчитанного на один час работы. Благодаря быстрой зарядке мощностью 65 Вт батарея заряжается от 0 до 80% за 30 минут, а функция горячей замены позволяет менять аккумуляторы без выключения прибора. Выходные данные экспортируются в форматы PLY и OBJ.
Старшая система Eagle объединяет возможности дальнодействующего лазерного сканирования и панорамной съемки сверхвысокого разрешения. Прибор весом около 1,5 кг имеет дальность работы от 80 до 140 метров со скоростью записи до 200 000 точек в секунду и временем работы от аккумулятора до одного часа. Версия Eagle Standard оснащена одной 48-мегапиксельной камерой типа «рыбий глаз», а модификация Eagle Max несет на борту четыре аналогичные камеры для создания полных круговых панорам в разрешении 8K. Для высокоточных инженерных проектов доступны модификации Eagle с поддержкой систем позиционирования RTK.
Практическое применение различных классов сканеров 3DMakerpro
В зависимости от поставленных задач пользователь может выбрать оптимальный класс оборудования:
- Для мелких прецизионных работ, таких как стоматологическое протезирование, изготовление ювелирных изделий, оцифровка музейных экспонатов или воссоздание мелких шестеренок и миниатюр, лучшим выбором станут сканеры серии Seal, обеспечивающие субмиллиметровую детализацию.
- Для широкого спектра общеинженерных и дизайнерских задач, включая автомобильный тюнинг, создание прототипов корпусов, оцифровку элементов мебели и деталей интерьера под последующую 3D-печать, оптимально подходит универсальная серия Moose.
- При частой работе на удаленных объектах, в реставрационных мастерских или производственных цехах вне офиса, где неудобно использовать ноутбук, незаменимым инструментом окажется автономный сканер Toucan.
- Для архитектурных обмеров, построения информационных моделей зданий (BIM), топографической съемки местности, мониторинга хода строительства и создания цифровых двойников крупных инфраструктурных объектов применяются специализированные LiDAR-системы серий Raven, Hawk и Eagle.
Несмотря на высокую степень автоматизации процессов в JMStudio, успешный результат сканирования всегда требует грамотного сочетания аппаратных средств, своевременного применения матирующих составов на сложных поверхностях и корректного выбора режима позиционирования.
