Обзор Revopoint MetroX: 3D-сканирование без компромиссов
Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
Если автор пообещал вам публикацию на iXBT.com (а не в блогах iXBT.com), то сообщите об этом, пожалуйста, на почту abuse@corp.ixbt.com
Раньше 3д сканирование было доступно только в специализированных студиях, способных приобрести оборудование за десятки тысяч долларов, которое тем не менее отбивалось из-за стоимости оказываемых услуг. Сейчас же модель с отличной точностью, детализацией и функциональностью, можно купить в пределах 1000 долларов, а продвинутое программное обеспечение заметно облегчает новичкам осваивать эту область. В MetroX даже есть автоматический режим, в котором двухосевой поворотный стол во время сканирования сам наклоняет деталь для построения всей поверхности без участия пользователя. Имеются и режимы работы, в которых сканер может захватывать черные и блестящие поверхности без необходимости их матировать специальными спреями.
macOS:Процессор: M2 Pro/Max/Ultra, M3 Pro/Max/UltraОЗУ ≥ 24 ГБWindows:Процессор: Intel i9 12-го поколения или лучшеОЗУ ≥ 64 ГБGPU: NVIDIA RTX 4060 (8 ГБ) или лучше
На самом деле с рекомендуемыми системными требованиями явно перестраховались, т.к. я вполне комфортно работал, используя ПК с более скромными комплектующими: Xeon E5-2666_v3, 32ГБ оперативной памяти и RTX4070, которая практически не нагружалась во время обработки. Ноутбук с i5, 16ГБ оперативной памяти и RTX3060 так же не зависал, хоть и работал несколько медленнее.
Распаковка и внешний вид
У меня расширенная версия, поэтому помимо большой коробки со сканером, в картонной упаковке была еще одна с дополнительными маркерами. Основной комплект находится в качественно сделанном кейсе, выглядит дорого.
Внутри есть несколько секций, в которых всё аккуратно уложено.
У MetroX оптическая система представлена двумя камерами с кольцевой подсветкой, третий сенсор используется для захвата текстуры в режиме цветного сканирования. В центре расположен блок излучателей, состоящий их трех лазеров, повернутых под разными углами и проектора.
Форма корпуса эргономичная, в руке держать удобно, боковые грани покрыты ребристыми прорезиненными вставками, предотвращающими скольжение. На лицевой стороне имеются мягкие опоры, чтобы устройство можно было ставить на ровную поверхность и не бояться что-то поцарапать.
В верхней части есть четыре кнопки, верхняя запускает или приостанавливает сканирование, боковые корректируют экспозицию, а нижняя настраиваемая и по умолчанию масштабирует окно предпросмотра. Ниже находится разъем Type-C и «ушко» для установки темляка. У основания установлен вентилятор, работающий на выдув.
Для питания сканера используется блок питания 12В 3А, поэтому подключение осуществляется с помощью нестандартного кабеля. С одной стороны у него USB-A и 5.5мм разъем, а с другой Type-C с механическим фиксатором, напоминающим те, что используются в сетевых или телефонных кабелях.
Вставляется до щелчка, держится хорошо, за время использования ни разу не выскакивал.
В нижней секции лежал увесистый металлический штатив. Выглядит и ощущается надежно, нет люфта, прорезиненные ножки двигаются с усилием. Для поворота и наклона головы предусмотрен шарнир с фиксатором, сбоку есть стандартная резьба для фиксации дополнительного инструмента. Телескопический механизм позволяет изменять высоту от 17 до 40 сантиметров.
В корпусе сканера нет резьбы, поэтому для крепления на штативе используется специальная подставка. Выступы не дадут ему выскользнуть, но при сильной встряске он может выпасть, так что рекомендуется использовать его только во время статичной съемки в паре с поворотным столом.
Он также имеется в комплекте, при чем не просто поворотный, но еще и двухосевой. Это значит, что он умеет наклоняться вбок после нажатия кнопки на корпусе, в приложении для телефона, либо автоматически после привязки в RevoScan. Очень годная штука, которая заметно упрощает сканирование небольших объектов в режиме структурированного света и не только.
В основании есть прорезиненные ножки, обеспечивающие устойчивость во время работы. Разъем питания расположен сзади, поставляется с блоком 12В 2А. Также есть удобные переходники для разных типов розеток.
В верхнем кармашке лежит инструкция, гарантийный талон, 500 маркеров и калибровочная стеклянная панель. Желательно ее без дела не трогать, чтобы не разбить.
В дополнительной коробочке расширенного издания можно найти еще 500 наклеек, стойки для поворотного стола и магнитные маркеры разного размера.
В инструкции написано точное количество и как ими пользоваться.
Формы пустотелые и легкие, так что без проблем держатся на металлических поверхностях.
Программное обеспечение
Для новой модели сканера нужно скачать ответвление Revo Scan 5 MetroX. Оно выглядит как и стандартная версия, но немного расширили настройки и добавлен тест производительности ПК. Мой старичок его не провалил, показав среднюю производительность.
Ноутбук на Ryzen 5 6600H с 16ГБ оперативной памяти также показал средний результат.
После подключения кабеля, появилось уведомление о наличии новой версии прошивки. Сразу обновился.
Сразу же добавил и двухосевой стол. Подключается он по Bluetooth, так что придется докупить переходник если у вас нет встроенного модуля. После добавления можно задать скорость поворота при ручном запуске.
Интерфейс переведен на русский язык и довольно прост в освоении. В верхней части окна находятся основные вкладки, справа дополнительные параметры и инструменты. Самая первая вкладка подразумевает работу с маркерами. Тут можно выбрать один из четырех режимов работы, режим отслеживания, тип объекта, шаг отрисовки, а так же расстояние фокусировки. Это позволяет отсеять лишний шум на заднем плане при сканировании небольших объектов.
Давайте сразу рассмотрим все типы подсветки. В первом случае это структурированный свет прожектора, во втором 14 перекрестных линий двух лазеров для увеличения скорости отрисовки, а в третьем 7 параллельных одного излучателя для получения лучшего качества и точности.
Проектор засвечивает большую область, что позволяет сформировать геометрию за один оборот. Лазеры же «окрашивают» деталь постепенно, по мере того как перекрестные или параллельные линии проходят по стенкам.
А так выглядит процесс сканирования для первых трех режимов.
Сканирование в режиме структурированной подсветки
Во второй вкладке доступно только два режима работы и в качестве источника света Выступает лишь прожектор, зато в нём можно сканировать без маркеров, опираясь на геометрию модели. Из настроек тут есть выбор между ручным и автоматическим поворотом, а так же между обычными и темными объектами. С бюстом и другими простыми деталями он работает нормально, но алгоритм может сбиваться если у объекта имеется слишком мало ориентиров, за которые можно «зацепиться». Так что не скажу, что он бесполезен, но лучше привыкать использовать маркеры.
На первый взгляд ручной режим кажется удобнее автоматического. Бюст засвечивается постепенно, без разрывов со скоростью около 10 кадров в секунду, на один оборот уходит около минуты. Я наклонял стол один раз для того, чтобы захватить участки, которые не видно с начального ракурса, так что в сумме потребовалось две минуты.
В автоматическом режиме стол вращается ступенчато, а сканер делает три снимка с разной экспозицией во время остановки. Итого на два прохода под разным углом потребовалось 6 минут, что втрое больше, чем было до этого.
Внешне «сырые» мели выглядят похоже, но вот только в первом случае обрабатываться будет 816 кадров, а во втором всего 217, что повысит скорость обработки и разгрузит компьютер. Это не критично во время сканирования небольших объектов, но для сложных придется использовать несколько ракурсов и переворачивать деталь, чтобы захватить и нижнюю часть. На скриншоте справа точки съемки формируют купол покрытия.
В этом примере бюст считывался с 5 разных ракурсов и был сделан всего 541 кадр.
Далее нам нужно объединить облако точек этих кадров. Я поставил минимальное расстояние между точками 0.05мм, чтобы получить максимальную детализацию. После этого в характеристиках вместо кадров начали отображаться точки, которых сформировалось более 10 миллионов.
С помощью изоляции можно убрать «мусор» который находится в стороне от основного скопления. Обычно удаляются следы от маркеров и небольшие точки, висящие в воздухе если в процессе сканирования что-то давало блики. Что-то более массивное нужно будет убрать вручную, благо инструментов для этого хватает.
«Обнаружение совпадений» проверяет нет ли наслоений точек на поверхности и под ней. Сглаживание убирает выступающие углы и делает поверхность более плавной, но я редко этим пользуюсь, т.к. мелкие детали так же «съедаются». «Упрощение» уменьшает общее количество точек и увеличивает расстояние между ними. Выручает при сканировании крупных объектов, у которых отсутствуют мелкие детали. После удаления всего лишнего, количество точек снизилось с 10 миллионов до 3 миллионов, так что компьютер без проблем их обработает.
Казалось бы, качество уже неплохое, местами даже видна фактура поверхности, но это по прежнему просто скопление точек, просто довольно плотное. Это становится видно после увеличения.
Чтобы получить замкнутую поверхность, необходимо соединить все точки в сетку. Минимальный размер можно выставить до 0.02мм. После этого снова меняются характеристики и вместо точек подсчитываются вершины и многоугольники.
«Изоляция», «сглаживание» и «упрощение» по сути работают так же, как и во время предыдущих шагов, но могут пригодиться при объединении нескольких кусков детали в одно целое в случае, когда невозможно получить всю геометрию без изменения положения. А сейчас останется только в пару нажатий заделать дыру в нижней части.
После этого можно экспортировать проект в виде облака точек или сетки. Если сохранить сетку как STL или OBJ, можно сразу закидывать полученный файл в слайсер и печатать без какой-либо обработки.
Благодаря замкнутому контуру, модель получается заполненной и никаких проблем не возникнет.
В обзоре Revopoint Mini 2 я печатал полученный бюст и если бы не следы от поддержек и другой цвет, вряд ли кто-то понял где оригинал, а где копия.
Чтобы «окрасить» объект, достаточно включить опцию «Цветное сканирование». При экспорте текстуру можно будет сохранить отдельно. Есть два варианта наложения — «Окрашивание вершин» и «Цветное изображение». В первом случае детализация получается хуже, но и дефекты поверхности и блики видно меньше.
Чтобы не было бликов, я не использовал яркое освещение и думал, что цвета будут бледными, но получилось хорошо.
С точностью всё также отлично, разница с оригиналом всего 0.03мм, что укладывается в указанную в характеристиках погрешность.
Я уже неоднократно делал детали в САПР, опираясь на эскиз по сетке после сканирования. Просто делается срез геометрии в нужном месте, обводятся контуры и можно вытягивать или вырезать элементы. Получается гораздо быстрее, чем делать с нуля, обмеряя всё штангенциркулем.
На картинке ниже можно посмотреть на расхождение размеров после формирования твердотельной модели. Как по мне, очень неплохо, скорее всего даже точнее, чем при ручном измерении.
Напечатанная деталь по форме не отличается от оригинала, на своё место встает без проблем.
Сканирование в режиме перекрестных и параллельных линий
Если попробовать отсканировать объект со светлыми, темными и блестящими участками в режиме структурированного света, будет очень сложно подобрать экспозицию, при которой будет корректно формироваться геометрия. В окне слева участки, для которых света недостаточно, отмечены синим, а с переизбытком красным. И даже если выкрутить экспозицию на всю, блестящие поверхности отразят свет и в этих местах образуются дыры. Для выхода из этой ситуации можно использовать матирующие спреи, но даже качественные перекрывают мелкие детали и не всегда есть возможность их применять.
И тут на помощь приходят более яркие лазерные линии, которые считываются практически с любой поверхности без необходимости дополнительной обработки. Вот только этот режим очень требователен к мощности компьютера, т.к. кадров формируется гораздо больше и если процессор не будет успевать их обрабатывать, процесс ощутимо затянется. Моя конфигурация определилась как «средняя» и визуально чувствовалось запаздывание, но особых проблем не возникло. Из-за больших пробелов между линиями, «закрашивание» производится вручную, сканер перемещается вверх и вниз, а так же вокруг объекта пока поверхность не изменит цвет на зеленый. Это будет означать, что плотность расстояние между пикселями достигло выбранного пользователем значения. Чем оно ниже, тем выше будет детализация.
Обработка происходит аналогичными инструментами и в том же порядке. Разве что окружающего мусора лазер фиксирует больше и нужно немного повозиться, чтобы убрать лишнее.
Я все же подобрал оптимальные настройки и смог сформировать модель в режиме структурированного света. Результат не идеален, но поразительно, что вообще получилось(снимок слева). Видимо по начинке оптика MetroX отличается от предыдущих моделей, ну или алгоритм работы программы поправили. Следующие два образца формировал с помощью пересеченных и параллельных линий. Тут уже видна структура минусовой площадки, ну и в последнем случае детализация всё же немного лучше, если судить по точкам.
Точность в этом режиме также неплохая, напоминаю, длина стенки оригинала 19.783мм. Измерение модели производил с помощью инструмента «толщина стенки» в центре боковой грани, чтобы не мешал неровный край.
Еще один пример, когда невозможно строить геометрию с помощью структурированного света. Белые участки корпуса пересвечены, а черные едва выделяются.
Прогнал пару кругов в первом режиме, убрал лишнее и натянул сетку. В качестве детали для обратного проектирования или сборки пойдет, но участков пропущено много. Обратил внимание, что некоторые зоны блестят больше, видимо пальцами отполировались во время использования.
Затем перешел в режим перекрестных линий, «закрасил» ими корпус и получил очень даже неплохой результат.
Получение максимальной детализации
Самое высокое разрешение сканирования получается при структурированной подсветке.
Для примера я выбрал монету с маленькими элементами и нанес на её поверхность матирующий спрей, чтобы можно было работать со всеми доступными опциями.
При использовании проектора, на этапе слияния облака точек можно выбрать расстояние между отдельными точками до 0.05мм, а в режиме пересекающихся и параллельных линий только от 0.15мм, что втрое больше.
Во время сшивания сетки можно выставить небольшой размер, но из-за нехватки промежуточных точек, полигоны получаются крупнее и мелкие детали «съедает». Это хорошо видно при увеличении картинки.
Обратное проектирование (reverse engineering)
Все типы сканирования и их отличия разобрали, а значит можно закрепить всё на практике.
У меня есть маленькая газовая горелка, которой я в основном обжигаю «паутинку» у напечатанных моделей. Раньше в её основании была небольшая подставка, благодаря которой корпус можно было поставить вертикально. Но в какой-то момент фиксатор оторвало и она благополучно потерялась. У объекта есть черные глянцевые/матовые поверхности и светлые под металлик, а значит либо нужно заматировать его для проектора, либо использовать лазерные линии.
Проще всего было зафиксировать зажигалку вверх основанием и быстренько сделать его слепок, но мы не ищем легких путей и создадим полную 3д модель.
Для разнообразия буду использовать отслеживание по глобальному маркеру. При выборе этого типа открывается список созданных ранее схем и можно создать новую нажатием кнопки «+».
Запускается сканирование, но система подсвечивает только маркеры и фиксирует положение тех, которые сохраняют позиции при смене ракурса.
В моем случае определились все 69 штук. Общее количество в профиле можно посмотреть в левом нижнем углу.
Глобальные маркеры очень выручают при сканировании крупных объектов, т.к. даже при потере нескольких промежуточных точек, процесс не прервется и система подхватит остальные «по памяти». Прогоняем одну сторону зажигалки пока все нужные нам поверхности не окрасятся в зеленый цвет для получения максимально возможной точности и детализации.
Переворачиваем корпус, нажимаем «+» и повторяем сканирование не меняя глобальный маркер. Тут главное не сдвигать элементы стола, иначе они будут исключены из отслеживания как некорректные.
Получаем вот такие облака точек, в каждом из которых нормально сформировалась видимая половина корпуса.
Далее нужно объединить точки каждой модели и убрать лишний мусор, но не натягивать сетку.
Красота, если не смотреть что происходит с обратной стороны.
Далее нужно воспользоваться инструментом «Объединение», который буквально в два клика определяет как лучше состыковать части одной модели и сохранить их слияние как отдельную деталь.
Даже шва не осталось на стыке, как будто так и было
Можно повторно пройтись инструментами для чистки, накинуть сетку, заполнить отверстия и экспортировать.
Я выгрузил сетку в формате STL, нарисовал цилиндр, скруглил ему верхнюю грань для удобства, соединил с основанием и булевыми операциями вычел модель зажигалки из основания, получив своеобразный слепок.
Нужно было на этапе обработки сглаживающей кистью убрать отверстия винтов и клапана для заправки, так что пришлось немного почистить результат в мешмиксере.
После импорта в слайсер увеличил размер на 1%, чтобы основание входило свободнее.
20 минут и наша модель готова.
На удивление, всё подошло с первого раза. Горелка вставляется плотно, не перевешивает, не отваливается даже если без фанатизма потрясти за основание, но при этом отсоединить корпус можно одной рукой. На подготовку, сканирование и обработку ушло около часа, еще 20+ минут печати, итого от идеи до готового решения мне потребовалось полтора часа времени. Думаю, что по мере накопления опыта, будет получаться еще быстрее.
В марте вышло обновление Revo Scan 5 MetroX и приложение научилось нормально использовать GPU, что заметно увеличило производительность в режиме перекрестных и параллельных лазерных линий. На анимации ниже сканирование в реальном времени, гифка даже чуть более дерганная получилась, чем видео.
При этом видеокарта RTX 4070 нагружается в среднем на 40%, разгружая процессор и повышая стабильность работы системы.
Благодаря нововведениям, сканирование занимает ощутимо меньше времени и при желании можно создавать 3Д модели крупных объектов. Для этого поворотный стол уже не подходит и требуется клеить на поверхность маркерные точки.
Модификации маркеров
В стандартном комплекте их 500 штук, но по задумке они одноразовые, так что многие пользователи делают пластиковые варианты для многократного применения. Я спроектировал и напечатал корпус с минимально возможным размером под комплектные наклейки и магниты 5х2 миллиметра. Скачать модель можно тут.
Магниты вставляются плотно, но я на всякий случай добавлял каплю клея. Готовые маркеры можно соединять между собой для компактного хранения.
Они отлично подходят для фиксации не только на металле, но и для тонкостенных деталей. Достаточно использовать магнит или второй маркер с внутренней стороны.
Итоги
У Revopoint получилось создать действительно универсальную модель, которая способна с высокой точностью и детализацией сканировать практически любые типы поверхности без необходимости их матирования благодаря поддержки нескольких режимов работы:
• В режиме структурированного света обеспечивается максимальная точность и детализация, при этом не требуется больших вычислительных мощностей, так что для сбора данных и обработки подойдет средний по мощности компьютер или ноутбук со встроенной видеокартой. А еще есть отдельная опция сканирования с упором на геометрию, а не маркеры и возможность считывать цвет и накладывать текстуру на модель. Из минусов только проблемы со сканированием темных и блестящих поверхностей, их придется матировать подручными средствами или специальными составами.
• Автоматический режим дополняет первый: съемка в нем происходит покадрово, а поворотный стол самостоятельно наклоняет платформу для считывания поверхности с разных ракурсов, избавляя пользователя от необходимости самостоятельно менять угол обзора или положение детали. Это исключает множество ненужных снимков, так что обработка данных происходит быстрее и возникает меньше лишнего шума.
• В режиме перекрестных или параллельных лазерных линий можно без проблем сканировать тёмные и блестящие объекты без матирования, но в этом случае позиционирование работает только по маркерам(я бы рекомендовал использовать глобальные). Из минусов: нельзя использовать цветную камеру для получения текстуры, повышенные требования к ПК для комфортного сбора данных и итоговая детализация модели получается немного ниже, чем при использовании структурированного света. При этом точность особо не страдает, так что данный режим вполне имеет право на жизнь если у исходного объекта нет очень мелких деталей.
• В дополнительной комплектации есть несколько видов объемных маркеров и стоек для поворотного стола, что делает его немного дороже, но в этом случае не придется ничего дозаказывать или печатать для комфортного сканирования деталей среднего и крупного размера.
Купить Revopoint MetroX можно в официальном магазине Aliexpress.
До мая в магазине Revopoint действует купон REVOSCAN30, дающий скидку $30, а с 17 по 26 марта 2025 еще и в честь распродажи цена снижается, так что это лучшее время для покупки. Купон действует и для других моделей данного производителя: