Оқулық «Желілік және жүйелік әкімшілендіру»

3D-сканерлер кəдімгі камераға кішкене ұқсас: оларда конус пішінді 
көру  шегі  болады,  жəне  олар  тек  қана  қарайтылмаған  беттерден  ғана 
ақпаратты ала алады. 3D-сканер көмегімен алынған «Сурет» кескіннің 
əр  нүктесінің  бетіне  дейінгі  қашықтықты  суреттейді.  Бұл  үш 
кеңістіктегі əр нүктенің жағдайын анықтауға мүмкіндік береді. З 
3D-сканерлерді  түйіспелі  жəне  түйіспесіз  деп  жіктеуге  болады. 
Түйіспесіз  3D-сканерлер  екі  категорияға  бөлінеді:  белсенді  жəне 
пассивті. 
Түйіспелі  3D-сканерлердің  құрамында  механикалық  құрылғы 
болады  —  «қуыс  бұрғы»,  оның  көмегімен  компьютерге  оператормен 
таңдалған 
нүктелердің 
координаталары 
жіберіледі. 
Мұндай 
сканерлердің 
координа 
есептеу 
жəне 
жайғастыру 
жүйелері 
механикалық датчиктредің жұмысының негізінде құрылған, олар 
«тінтуір» 
оптикалық-механикалық 
манипуляторларында 
қолданылатындарға ұқсас болады. Олар «қуыс бұрғысының» бекітуінің 
əр топсасында бекітілген, жəне осы датчиктердің нақтылығынан жалпы 
кеңістікті  сканерлеудің  нақтылығы  байланысты  болады.  Мұндай 
жүйелер  салыстырмалы  қарапайым  ірі  емес  обьектілерді  сканерлеу 
үшін арналған. 
Түйіспелі  3D-сканерлердің  жұмыс  принципі  қуыс  бұрғылары  үш 
өлшемді  нүктелердің  ауқымдары  секілді  сканерленетін  беттерді 
көрсететіндігін  де  болады.  Түйіспелі  3D-сканерлердің  мысалы 
координа-өлшеуіш  машиналар  (КӨМ)  болып  табылады,  олар  күрделі 
пішінді  аса  нақты  бөлшектерді  бақылау  үшін  өндірісте  қолданылады. 
Бөлшектерді  сканерлеу  кезінде  КӨМ  жұмысының  көп  емес 
жылдамдығы микрометрлердің жететін бірліктерінің өлшеуінің жоғары 
дəлдігімен  орны  толтырылады.  Түйіспелі  3D-сканерлер  қоршаған 
ортаның  өзгерісіне  сезімтал:  дірілдеу,  температура  ауытқулары. 
Осыған  байланысты  оларды  тұрақты  температуралық  режимдері  бар 
ғимараттарда бетондық негізде қондырады. 
Түйіспесіз 3D-сканерлер күрделі құрылғылар болып табылады, 
оларға кеңістік қаңқаларын жасау алгоритмдері салынған. 
Түйіспесіз  пассивті  3D-сканерлерде  шағылыстыру  көзі  болмайды, 
жəне  объектті  цифрлау  үшін  спектрдің  көрінетін  облысындағы  не 
инфрақызылдағы  табиғи  шашыраңқы  жарық  қолданылады.  Олардың 
сканерлеуінің  нақтылығы  төмен  жəне  мəдени  мұраны  сақтау  кезінде 
тарихи  жасандыларды  тіркеу  үшін,  архитектурада,  құрылыста 
қолданылады. 
Түйіспесіз  белсенді  сканерлер  көрінетін,  инфрақызыл,  рентгендік 
диапазондарда  сəулеленудің  сан  алуан  түрін  қолданады.  Сканермен 
шығарылатын  сəулелену  сканерленетін  объектпен  көрсетіледі  жəне 
сканердің қабылдау бөліміне қайтады. 
 
222 

Уақытаралық  лазерлі  3D-сканер  лазерлі  сəулені  объектті  зерттеу 
үшін  жəне  оның  ЭЭ-моделін  жасау  үшін  қолданады.  Сканерде 
уақытаралық  лазерлі  қашықтық  өлшеуіш  орналасады,  ол  лазерлі 
импульстің  таралу  уақытын  объектке  дейін  жəне  керісінше  бағалау 
жолымен  объект  бетіне  дейінгі  қашықтықты  анықтайды.  Жарық 
жылдамдығының  белгілі  мəнін,  лазерлі  импульстің  алынған  аралық 
уақытын  ескере  отырып  объекттегі  нүктеге  дейін  қашықтықта 
анықтайды.  Лазерлі  қашықтық  өлшеуіш  объекттің  бүкіл  облысын  əр 
нүкте  бойынша  сканерлейді,  бұл  кезде  ол  лазер  сəулесінің  таралу 
бағытын  не  аспаптың  өзін  айналдыру  жолымен  немесе  айналмалы 
айналар  жүйесінің  көмегімен  өзгертеді.  Стандартты  уақытаралық 
лазерлі  ЭЭ-сканер  бір  секундта  10000-нан  100000  нүктеге  дейін 
қашықтықты өлшей алады. 
Триангуляциялық  белсенді  лазерлі  3D-сканерлер  сканерлеу 
объектісіне  лазерлі  сəуле  жібереді  жəне  камераны  нүкте  орналасуын 
іздеу  үшін  қолданады,  ол  бет  бойынша  лазерлі  сəуленің  орын 
ауыстыруына  байланысты  камераның  көру  шегінің  түрлі  жерлерінде 
пайда  болады.  Бұл  технология  триангуляция  деп  аталады,  себебі 
лазерлік  нүкте,  камера  мен  лазерлі  сəулелендіргіш  үшбұрыш  құрады. 
Үш  көрсеткіш  үшбұрыштың  пішіні  мен  өлшемін  анықтайды:  камера 
мен  лазер  арасындағы  қашықтық;  лазердің  көлбеулену  бұрышы; 
бетіндегі  шағылысатын  сəуле  жағдайы  секілді  камераның  көлбеулену 
бұрышы (6.12-сурет). 
Құрылымдалған  жарық  технологиясы  бойынша    жұмыс 
жасайтын  3D-сканерлер  видеопроектор  немесе  жарықтың  басқа 
тұрақты  көзінің  көмегімен  координаталық  тордың  проекциясын 
объектке  жасайды.  Бұл  тордың  пішінінің  өзгеруін  есепке  алып, 
проектордан  кішкене  шеткері  орналасқан  камера  пішінді  белгілейді 
жəне көру шегіндегі əр нүктеге дейін қашықтықты есептеп шығарады. 
Кейбір  қолданыстағы  жүйелер  нақты  уақыт  режиміндегі  қозғалатын 
обьектілерді де сканерлей алады. 
Модуляцияланған  жарық  негізіндегі  3D-сканерлар  затқа  үздіксіз 
жарық  сəулесін  проекциялайды.  Сəуле  объектте  сызықтық  суреттер 
қатарын  түзеді  (синусоидты  сурет).  Камера  шағылысқан  жарықты 
белгілейді  жəне  объектке  дейінгі  қашықтықты,  жарық  сəулесі  əр 
жолақты  жылжытып,  өткен  жолды  анықтайды.  Модуляцияланған 
жарық  сканердің  камерасына  лазерден  басқа  көздерден  жарықты 
қабылдамауға  мүмкіндік  береді,  олар  солайша  бөгеттердің  деңгейін 
төмендетеді. 
Ең  көп  практикалық  қолданыс  тапқан  лазерлі  сканерлер  болып 
табылады. 
Лазерлі  сканер  объектке  дейінгі  қашықтықты  жəне  екі  бұрышты 
өлшейді, ол ақыр соңында объекттің əр нүктесінің координаталарын 
223 

 
6.12 
-сурет. Лазерлі триангуляция датчигінің жұмыс принципі
 
Мұндай сканердің құрылымдық схемасы 6.13,а-суретінде көрсетілген. 
Лазермен  тудырылған  жарық  шоғы  объект  бетінен  шағылысады  жəне 
қабылдағышқа  оралады.  Айналмалы  призма  (немесе  айна)  шоқты  тігінен 
алдын  ала  берілген  қадамымен  (мысалы,0,1°)  бөледі.  Осылайша,  бөлек 
алынған  тік  сканерлеуде  0,1°  дискреттілігімен  барлық  нүктелер  өлшенеді 
(мысалы,  сканерлеудің  ең  жоғары  вертикаль  бұрышы  кезінде  140°  олар 
сəйкесінше  1  400  болады).  Содан  соң  серво  жетек  өлшеу  бастиегінің 
блогын өлшеу қадамына тең бұрышқа бұрады (сол дискреттілік кезінде 0,1° 
сканердің толық айналымы 3600 бөлек вертикаль жазықтықтардан тұрады). 
Осылайша,  кеңістіктің  толық  цифрлық  суреті  5  040  000  нүктелер 
жиынтығымен  көрсетіледі.  Лазерлі  шағылысудың  таралу  жылдамдығын 
біле  отырып,  сонымен  қатар  импульс  шығу  кезеңінен  оның  қабылдау 
кезеңіне  дейін  өткен  уақытты  біліп,  объектке  дейінгі  қашықтықты 
анықтауға  болады  (6.13,  б-сурет).  Импульстің  шағылысу  мезетіндегі 
бағыттаушы  айнаның  бұрыштық  ауытқуының  мəнін  біліп,  бастапқы 
импульс  түскен  объекттің  нүктесінің  шартты  координаталарын  анықтауға 
болады. 
Сканерлеу  нəтижесінде  нүктелердің  орасан  зор  санымен  сипатталған 
объекттің  кеңістікті  моделін  алады,  нүктелердің  əрқайсысының  X,  Y,  Z 
координаталары  болады.  Әр  нүкте  үшін  төртінші  сипаттама  шағылысқан 
сəулеленудің цифрлық түрде көрсетілген қарқындылығы болып табылады. 
 
 
224