Закон Архимеда использовали для точного 3D-сканирования
Международная группа исследователей разработала новый метод 3D-сканирования объектов сложной формы. Он основан на измерении объема жидкости, вытесняемой исходным объектом. Погружая объект в воду под разными углами, инженеры научились вычислять его форму с точностью, сопоставимой с существующими сканерами. Разработка была представлена на конференции по компьютерной графике SIGGRAPH 2017, а ее описание доступно на сайте Шаньдунского университета.
3D-сканеры используются во многих областях, к примеру для создания трехмерных моделей людей для фильмов и компьютерных игр. Как правило, принцип их работы основан на повороте объекта и съемки его со всех сторон. При этом сложные детали, к примеру углубления, могут плохо распознаваться сканером. Также оптическими сканерами сложно снимать прозрачные объекты из стекла и других материалов. Авторы новой работы решили разработать метод, который будет лишен этих недостатков.
В основе созданной ими технологии лежит закон Архимеда, который гласит, что объем вытесняемой жидкости равен объему погружаемого в нее тела. Исследователи собрали установку, состоящую из заполненной водой емкости и манипулятора. Манипулятор захватывал сканируемый предмет и с постоянной скоростью опускал его в воду. При этом установка измеряла поднятие уровня воды, и составляла набор «срезов» предмета. Для точности сканирования исследователи проводили серию сканирований под разными углами. Специальное программное обеспечение объединяло данные сканирований в единую 3D-модель.
Исследователи продемонстрировали возможности своего метода на множестве предметов сложной формы, к примеру реалистичной модели слона. После нескольких сотен сканирований под разными углами они достигли высокой точности, не уступающей многим существующим устройствам. Разработчики признают, что их метод занимает много времени, а также пока не всегда справляется с вогнутыми областями в объектах, но они планируют дорабатывать технологию в будущем.
В прошлом году инженер-любитель показал 3D-сканер, работающий на молоке. В нем он использовал немного другой принцип: объект был помещен в молоко, объем которого медленно уменьшался. По мере того, как молоко «обрисовывало» форму предмета, фотокамера снимала эти формы. Затем специальная программа объединяла эти «срезы» в трехмерную модель.
Григорий Копиев
Немецкие материаловеды напечатали на 3D-принтере современный аналог дамасской стали. Характерной слоистой структуры с чередованием более мягких и жестких слоев удалось добиться с помощью циклического нагрева и охлаждения железно-никелевого сплава с добавками титана. Полученные сплавы выдерживают нагрузку до 1,3 гигапаскаля — это заметно больше, чем у материалов такого же состава, полученных традиционным путем. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. 3D-печать металлами —процесс послойного создания изделий из металлического порошка, который плавится под действием лазера. При этом во время нанесения последующих слоев предыдущие слои, которые уже затвердели, вновь нагреваются. Поскольку современные методы печати позволяют контролировать температуру с высокой точностью, такие циклы нагрева и охлаждения не вредят материалу, наоборот их можно использовать для его дополнительной обработки — например, для улучшения прочности. В прошлом году немецкие материаловеды из Института исследования железа Общества Макса Планка под руководством Филиппа Кюрштайнера (Philipp Kürnsteiner) показали, что при повторном нагреве железо-никель-алюминиевого сплава происходит осаждение никеля-алюминия, в результате материал становится более прочным. В новом исследовании ученые применили эту технологию для создания современного аналога знаменитой дамасской стали.