Nous vous saluons.
Nous avons testé un scanner 3D de la célèbre société Hewlett Packard – HP 3D Structured Light Scanner Pro S3. Ce scanner utilise la technologie de lumière structurée SLS. L’essence de cette technologie est que diverses images modèles sont projetées sur l’objet scanné à l’aide d’un projecteur LED-DLP conventionnel. Une caméra installée à proximité capture les images déformées qui en résultent. Ensuite, un programme spécial pour ces distorsions évalue la forme, la profondeur, les détails de l’objet et convertit toutes ces données en une image tridimensionnelle.
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Dans l’ensemble, ce scanner n’est pas nouveau et il s’agit d’un scanner 3D DAVID SLS-3. Hewlett Packard a racheté DAVID avec tous ses développements et produit maintenant ce scanner sous sa propre marque. L’appareil lui-même n’a pratiquement pas été modifié. L’apparence du logiciel a changé, mais toutes les fonctionnalités de base restent les mêmes.
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Le scanner est composé de plusieurs éléments. Le projecteur est, curieusement, Acer K132 avec une résolution de 1280×800 et une luminosité de 500 lumens. Appareil photo – HP 3D HD Camera Pro 2.3MP. La caméra et le projecteur sont montés sur une glissière spéciale. Et la caméra, à son tour, est également fixée sur un support pivotant spécial. La glissière est dotée d’une règle et de trous permettant de fixer le projecteur à différents endroits. Les degrés de rotation sont marqués sur le support pivotant de la caméra. Toute cette structure est montée sur un trépied Hahnel triad 40 lite.
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Le kit contient également tous les fils nécessaires à la connexion et une clé USB – lecteur flash, il contient également le logiciel. Pour l’étalonnage, on utilise deux panneaux de verre sur lesquels sont appliqués, des deux côtés, des marqueurs de tailles différentes. Les panneaux sont reliés entre eux par des attaches flexibles et installés sur des coins spéciaux en plastique. En outre, pour ce scanner, vous pouvez acheter une caméra supplémentaire, il y a aussi un plateau tournant. Mais celui-ci n’a qu’une seule caméra et pas de table.
Le fabricant promet une précision de numérisation allant jusqu’à 50 microns (0,05% de la taille totale de l’objet), tandis que la taille du modèle peut aller de 6 à 50 centimètres.
Passons à la préparation du scanner pour le travail. En sortant de la boîte, la caméra et l’objectif sont déjà fixés au rail. Il suffit de monter le tout sur un trépied à l’aide d’une fixation spéciale. La caméra est initialement installée à gauche du projecteur. Cette option convient pour la numérisation d’objets jusqu’à 350 mm. Si vous devez numériser un objet de plus de 350 mm, la caméra doit être installée à droite du projecteur. Pour ce faire, vous devez dévisser l’aile de montage du projecteur et la faire pivoter de 180 degrés. Ensuite, dévissez le boulon de retenue du bord du guide, dévissez les pouces de fixation de la caméra, retirez la caméra du guide, tournez-la de 180 degrés et fixez le tout à nouveau. La distance entre la caméra et le projecteur et l’angle de sa rotation dépendent de la taille et du type de l’objet scanné, nous les ajusterons avant le calibrage.
Ensuite, vous devez connecter le projecteur à l’alimentation électrique et à l’ordinateur à l’aide d’un câble HDMI. L’appareil photo est relié à l’ordinateur par un fil USB 3.0 et est alimenté par celui-ci. Nous allumons le projecteur, dans le système d’exploitation vous devez le configurer comme un deuxième moniteur. Après cela, vous devez installer le logiciel. Cela peut être fait à partir de la clé USB qui est fournie avec le kit, ou téléchargé à partir du site Web de HP. Une installation complète installera automatiquement tous les pilotes requis. Le projecteur doit afficher un tableau avec des lignes horizontales et verticales.
Lancez alors le programme HP 3D Scan installé. La configuration recommandée pour ce programme n’est pas très élevée : un processeur double cœur de 2 GHz, 8 Go de RAM et une carte graphique Nvidia ou AMD. Mais, naturellement, plus l’ordinateur est puissant, plus le traitement sera rapide.
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Dans le premier onglet, Paramètres, vous devez sélectionner le type de scanner, dans notre cas il s’agit du HP 3D Structured Light Scanner Pro S3. Projecteur – Acer K132. Et allumez la caméra, nous l’avons HP 3D 2.3MP Cam PRO. Sur la droite il y a un réglage de l’exposition (ou plutôt de la vitesse d’obturation), en règle générale, il doit être réglé sur 1/60 pour qu’il n’y ait pas de scintillement. Et la luminosité, il est préférable de toujours la garder au maximum.
Il est conseillé de choisir des objets à scanner sans surfaces transparentes ou réfléchissantes. Il n’est pas non plus souhaitable que le sujet soit très sombre ou noir. La couleur noire absorbe la lumière, ce qui rend l’image projetée très difficile à voir sur l’appareil. Si l’objet ne remplit pas ces conditions, il est nécessaire de le recouvrir d’un spray mat spécial. Au contraire, le fond lors de la numérisation, il est préférable d’utiliser du noir, il n’y aura alors pas besoin de l’enlever. Si cela n’est pas possible, le programme peut supprimer automatiquement l’arrière-plan, mais nous y reviendrons plus tard.
Pour le premier test, nous avons choisi un objet assez difficile à scanner, comme un éléphant. Il présente un relief complexe à certains endroits, des éléments saillants, et en plus, il est plutôt sombre, ce qui rend le scan encore plus difficile.
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Vous devez installer votre projecteur et votre caméra. Nous exposons le projecteur de manière à ce que l’image tombe sur la totalité de l’objet et soit légèrement plus grande que celui-ci. N’oubliez pas que pendant la numérisation, l’objet devra être tourné et qu’il est souhaitable qu’il soit mis en évidence dans n’importe quelle position. Vous devez maintenant faire la mise au point du projecteur, ce qui s’effectue à l’aide du levier de réglage situé sur le dessus du projecteur. L’intersection des lignes centrales de l’image projetée doit être clairement mise au point sur l’objet numérisé.
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Passons à la caméra. L’angle de rotation est de 20 à 30 degrés. En général, l’angle optimal est de 22 degrés. Lors de la numérisation de grands objets ou d’objets comportant des trous profonds, il peut être nécessaire de diminuer l’angle, mais des distorsions et du bruit peuvent apparaître à un angle inférieur à 20 degrés. Pour les objets plats, il est préférable d’utiliser un angle supérieur à 22 degrés, jusqu’à 30. Dans notre cas, l’angle standard de 22 degrés convient parfaitement. Il faut maintenant aligner la caméra par rapport au projecteur. Nous desserrons la vis à oreilles de sa fixation et la déplaçons le long du guide de manière à ce que l’image projetée et l’objet scanné entrent dans l’objectif.
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Il y a deux bagues de réglage sur l’objectif de l’appareil photo. Plus près du bord – la bague de mise au point, derrière elle – les diaphragmes. Les deux bagues ont des boulons de verrouillage. Le diaphragme doit être réglé de manière à ce que l’objet scanné ne soit pas surexposé, mais pas trop sombre. Pour que l’image projetée soit visible sur celui-ci.
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La mise au point doit être telle que l’intersection des lignes centrales soit claire. Pour plus de commodité, vous pouvez zoomer sur l’image dans le programme à l’aide de la molette de la souris. Les boulons de fixation doivent être serrés afin que les réglages ne se perdent pas.
Vous pouvez maintenant calibrer le scanner. Les panneaux d’étalonnage comportent 4 blocs de points de tailles différentes, trois d’un côté et un plus grand de l’autre. Vous devez étalonner le scanner par rapport au bloc dont la taille est légèrement supérieure à celle de l’objet numérisé. Par exemple, pour cet évêque, le troisième bloc, l’avant-dernier en taille, devrait convenir. Le deuxième bloc est déjà trop petit pour lui, et le plus grand est déjà trop grand.
Nous installons les panneaux de calibrage de manière à ce que le bloc requis soit replié vers l’intérieur.
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Nous installons le scanner devant eux à une distance correspondant à la distance de l’objet scanné, l’image du projecteur et l’image de la caméra doivent être aussi claires que possible. Le cadre doit contenir de 15 à 70 points du bloc sélectionné. Dans le champ “scaling calibration” vous devez spécifier la taille du bloc, elle est indiquée près de la ligne verticale, à côté de chaque bloc. Pour le troisième bloc, elle est de 120mm. Cliquez sur le bouton de calibrage. Le projecteur va afficher plusieurs motifs à tour de rôle. Et si tout a été réglé correctement, une image noir et blanc en damier sera affichée comme un damier.
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Après le calibrage, l’ensemble de la structure peut être déplacé et incliné, mais la distance entre la caméra et le projecteur, son angle de rotation et la mise au point ne peuvent être modifiés. Le fabricant affirme que le diaphragme ne peut pas non plus être modifié. Mais il s’est avéré empiriquement que lors de la numérisation d’objets sombres, il est parfois nécessaire de le faire. Car si le modèle est visible sur la maquette, il sera surexposé sur les panneaux d’étalonnage. Inversement, si tout est visible sur les panneaux, le gabarit sera trop sombre sur le modèle. Donc cette fois-ci, pour cet éléphant, il fallait ouvrir légèrement le diaphragme pendant la numérisation, après le calibrage.
Vous pouvez passer à la numérisation. Dans la rubrique “paramètres du gabarit” vous pouvez sélectionner le nombre de gabarits qui seront projetés sur le modèle en une seule numérisation, plus il y en a, meilleure sera la qualité de la numérisation résultante.
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Il existe 4 options : Qualité, Défaut, Vitesse, et Personnalisé. Il y a pas mal de plis et d’autres petits éléments sur l’éléphant, choisissons donc “Qualité”, il s’agit de 62 modèles.
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Il existe également 4 modes de numérisation. Balayage unique – il peut être utile si vous balayez un objet d’un seul côté, par exemple pour obtenir un relief. Séquence de balayage manuelle – il s’agit de balayer un objet plusieurs fois de différents côtés, en le faisant tourner soi-même. Plateau tournant automatique – il se suffit à lui-même. Et la numérisation de l’arrière-plan – pour utiliser cette fonction, vous devez supprimer l’objet numérisé, pour ne numériser que l’arrière-plan. Ensuite, lors d’une numérisation ultérieure, le programme peut le supprimer automatiquement de toutes les numérisations. Nous allons faire tourner l’éléphant manuellement sur un fond noir, il n’est donc pas nécessaire de scanner l’arrière-plan, et nous allons choisir le mode – séquence manuelle.
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Ensuite, vous devez choisir comment l’objet se déplace. Mouvement libre, tours horizontaux ou table rotative manuelle. Le mouvement libre convient parfaitement à cette situation et à la plupart des situations.
Enregistrement automatique des textures – avec cette fonction, le scanner capturera non seulement le relief, mais aussi les couleurs de l’objet avec les textures. Ainsi, vous obtiendrez un modèle 3D en couleur. Cela peut être utile non seulement pour la beauté, mais aussi pour aider le programme à l’avenir, lors de la comparaison des scans. Mais le temps de numérisation et de traitement augmentera légèrement.
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En dessous, dans le champ “résultat du scan”, vous pouvez régler les paramètres d’anticrénelage, la validation des points fixes, le filtrage et la suppression des parties plus petites que la plus grande partie intégrante. Le fabricant recommande de ne pas modifier ces paramètres inutilement. Ensuite, vous pouvez activer la case à cocher – Suppression de l’arrière-plan. Si l’arrière-plan a été préalablement numérisé, il sera automatiquement installé.
Passons directement à la numérisation. Vous pouvez appuyer manuellement sur le bouton de numérisation (ou sur la touche de raccourci F5), faire pivoter l’objet, puis appuyer à nouveau sur le bouton. Vous pouvez également cocher la case “Automatic next scan” (numérisation suivante automatique). Le programme comptera alors quelques secondes avant d’effectuer automatiquement la numérisation suivante. De plus, si vous déplacez l’objet à ce moment-là, le compteur sera automatiquement remis à zéro. Ainsi, le prochain balayage ne sera effectué que lorsque l’objet sera immobile.
Pour cet éléphant, nous n’allons pas scanner les textures et définir un prochain scan automatique afin de ne pas avoir à appuyer sur le bouton à chaque fois. Nous dirigeons le projecteur vers l’objet de façon à ce que le gabarit l’illumine complètement. Et nous appuyons sur le bouton de numérisation. Après chaque scan, nous faisons pivoter un peu le modèle afin que les scans aient suffisamment d’éléments communs pour une comparaison ultérieure. Et ainsi un cercle complet. Le fabricant recommande de prendre 6 à 8 clichés, mais plus il y en a, plus il sera facile pour le programme de faire correspondre les scans et plus il pourra capturer de détails.
Après un tour complet, vous pouvez élever le scanner sur un trépied, l’incliner de haut en bas et scanner l’objet sous un angle différent pour fixer les plans horizontaux qui n’étaient pas dans le cadre.
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La même opération peut être effectuée par le bas. S’il n’est pas possible de faire monter le scanner assez haut ou assez bas, l’objet peut être retourné tout seul.
Lorsque les scans ont été effectués dans toutes les positions possibles, vous pouvez cliquer sur le bouton “end sequence”. Le programme va automatiquement essayer de faire correspondre toutes les numérisations entre elles. Dans la plupart des cas, les scans correspondront bien, à condition qu’ils aient suffisamment de formes générales. Si des éléments fixes inutiles entrent dans l’objectif de la caméra, ils peuvent interférer avec la comparaison. Ensuite, avant de cliquer sur le bouton “compléter la séquence”, vous devez aller dans l’onglet “fusion de formes”. Dans le bloc de purification, vous pouvez sélectionner la méthode de sélection.
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Sélectionnez les objets inutiles et supprimez-les en appuyant sur le bouton avec une croix dans le même bloc, ou en appuyant sur la touche de raccourci DEL. Ensuite, revenez à l’onglet de numérisation et terminez la séquence.
Si la correspondance automatique n’a pas fonctionné comme prévu, vous pouvez faire correspondre manuellement les scans par paires. Pour ce faire, sélectionnez “arbitraire” dans l’onglet “form merge” du bloc “alignement”.
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Sélectionnez deux scans ayant des formes communes, ils seront automatiquement mis en correspondance. Pour que l’écran n’affiche pas tous les scans en même temps, vous pouvez cliquer sur l’icône de l’œil dans la liste des scans en haut. Et cliquez sur la même icône à côté des scans requis pour les afficher.
Si cette comparaison n’a pas fonctionné, vous pouvez cocher la case “sélection de la paire de contacts”.
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Cela permettra de marquer manuellement sur chaque scan les mêmes éléments par lesquels le programme naviguera. Vous pouvez activer “utiliser la texture” si la numérisation a été faite avec des textures. Tout comme “utiliser les caractéristiques de surface”, cela améliorera également la correspondance, mais augmentera aussi le temps de traitement. Les numérisations déjà alignées peuvent être combinées en groupes, puis, lorsqu’elles sont combinées avec la numérisation suivante, le programme utilisera le groupe comme une numérisation complète.
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Après cet alignement manuel, vous sélectionnez l’alignement “alignement global de haute précision”. Le programme ajustera proprement et précisément les scans précédemment alignés. Avant l’alignement de haute précision, il est conseillé de diviser les scans combinés en groupes de retour.
Si certaines zones de l’objet scanné ne sont pas visibles sur les scans, vous pouvez toujours effectuer quelques scans supplémentaires depuis les côtés souhaités.
Ainsi, une trentaine de scans ont été réalisés pour cet éléphant à partir de différents côtés, haut et bas. Mais il faut garder à l’esprit que cet objet est plutôt complexe et sombre. L’appareil photo ne pouvait pas toujours voir et fixer les surfaces de manière uniforme. Mais au final, il s’est avéré que les scans ont permis de collecter un éléphant entier. Le scan a duré environ 20 minutes.
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À ce stade, il s’agit d’un nuage de points. Vous pouvez maintenant l’assembler en un modèle 3D à part entière – le maillage. Pour ce faire, nous allons utiliser le bloc “merge”. Il y a 3 paramètres, la résolution, la netteté et la fermeture des trous. La résolution marque la qualité du modèle final, l’augmentation de ce paramètre affecte grandement le temps de traitement et l’utilisation des ressources informatiques. Sharpness, responsable du lissage. Diminuer ce paramètre rendra le modèle flou et cachera les défauts. Au contraire, un agrandissement rendra le modèle clair, mais les défauts deviendront plus visibles. La fermeture des trous parle d’elle-même.
Dans la plupart des situations, les paramètres standard sont suffisants. Cet éléphant s’est retrouvé avec les paramètres par défaut.
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Vous pouvez exporter un modèle dans plusieurs formats : STL, OBJ, PLY et 3MF.
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Pour le deuxième test, nous avons essayé de scanner un objet plus petit. Voici un moulage dentaire imprimé sur une imprimante SLA.
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Les dimensions ne sont que de 7,5x5x3 centimètres, c’est-à-dire presque le minimum pour ce scanner.
Bien sûr, il n’y a aucun sens particulier à scanner ce qui a déjà été imprimé, mais pour un exemple, cela fera l’affaire. Le résultat a été une agréable surprise, la qualité était très bonne. Détail en hauteur. Le scanner a été capable de voir les moindres transitions entre les couches, et les défauts d’impression. Malgré le fait qu’ils soient assez difficiles à voir, même avec les yeux.
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Il convient de noter que le scanner perçoit les changements de couleur sur l’objet numérisé comme de petits changements de relief. Ainsi, par exemple, il y a quelques rayures de couleur claire sur ces dents. Et sur le modèle final, elles ressemblent à des rayures saillantes. Mais toutes ces imperfections peuvent être facilement corrigées par un post-traitement ultérieur, par exemple dans Meshmixer. Malheureusement, aucun scanner 3D ne donne un résultat parfait qui ne nécessite pas de post-traitement.
Pour ce test, nous n’avons pris que 10 scans, dont 8 sous un même angle, un légèrement plus haut et un légèrement plus bas.
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Lors de la numérisation, notamment d’objets aussi petits, le scanner est très sensible aux vibrations. En gros, même une imprimante se trouvant à un mètre de lui peut créer suffisamment de vibrations, à cause desquelles des ondes sont obtenues sur les scans. Il est généralement contre-indiqué de marcher près du scanner au moment de la numérisation. Bien que le trépied semble être solide et fiable, la partie lourde avec le projecteur et la caméra est très sensible à toute vibration. Comme notre spécimen n’a pas de plateau tournant, il a fallu tourner ces dents très prudemment pendant le scan, sans faire de mouvements brusques et pratiquement sans respirer.
Quoi qu’il en soit, le résultat de ce test est très convenable. Considérant que très peu de scans étaient nécessaires, ils ont été appariés automatiquement sans problème. Le collage dans le modèle a été rapide. Au total, ce scan n’a pas pris plus de 10-15 minutes.
Et le troisième test que nous avons fait était avec une pièce plus grande. Il s’agit d’une partie du collecteur d’admission, également imprimée sur une imprimante SLA, il n’était pas possible d’obtenir la vraie pièce.
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Sa largeur est de 34 centimètres, pas le maximum pour ce scanner, mais assez grande. La pièce est difficile à scanner, elle comporte de nombreux éléments fins, des dépressions et des trous. Il a été vraiment difficile de la scanner. Malgré le fait qu’une table tournante dans cette situation ne serait d’aucune aide. La pièce devait être tordue, retournée sous différents angles, montrée au scanner de tous les côtés. Il n’y avait pas de fond noir de cette taille, j’ai donc dû scanner sur du blanc. Comme nous l’avons déjà mentionné, vous pouvez faire en sorte que le fond soit automatiquement supprimé des numérisations. Pour ce faire, vous devez scanner sans modèle au tout début. L’arrière-plan est supprimé, mais pas toujours entièrement, laissant de petites zones à courte distance du modèle. Elles peuvent être supprimées sans problème, mais à cause de cela, le temps de numérisation est beaucoup plus long. Lors de la numérisation d’objets de grande taille, la précision est légèrement réduite, car le projecteur et la caméra doivent être placés à une plus grande distance et il n’est plus possible de capturer avec précision les petits éléments. Mais il s’est avéré qu’après avoir scanné l’ensemble du modèle et obtenu les formes générales. Vous pouvez toujours recalibrer le scanner avec une échelle plus petite du modèle des panneaux de calibration, scanner les zones individuelles plus près et les aligner avec les scans précédemment obtenus. J’ai été agréablement surpris de constater que même avec de telles manipulations, toutes les tailles sont transmises correctement et sans distorsion. Les scans obtenus après le recalibrage étaient compatibles avec les scans originaux sans aucun problème. Vous pouvez toujours recalibrer le scanner avec une échelle plus petite du motif des panneaux de calibrage, scanner des zones individuelles plus près et les aligner avec les scans obtenus précédemment. J’ai été agréablement surpris de constater que même avec de telles manipulations, toutes les tailles sont transmises correctement et sans distorsion. Les scans obtenus après le recalibrage étaient compatibles avec les scans originaux sans aucun problème. Vous pouvez toujours recalibrer le scanner avec une échelle plus petite du motif des panneaux de calibrage, scanner des zones individuelles plus près et les aligner avec les scans obtenus précédemment. J’ai été agréablement surpris de constater que même avec de telles manipulations, toutes les tailles sont transmises correctement et sans distorsion. Les scans obtenus après le recalibrage étaient compatibles avec les scans originaux sans aucun problème.
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Le résultat n’était, bien sûr, pas parfait. Mais méritant compte tenu de la complexité de la pièce. À certains endroits, il n’était pas possible de ramper avec un scanner, leur programme a fini le dessin du mieux qu’il pouvait. Il a fallu beaucoup de temps pour la numérisation et le traitement, aussi couché soit-il, un total de 2-2,5 heures.
Enfin, nous avons scanné quelques autres petits objets avec des textures pour vous montrer comment le scanner peut capturer les couleurs et les motifs. Il n’y a pas grand chose à dire à leur sujet, il n’a pas été difficile de les scanner. Voici donc quelques photos.
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Ce que l’on peut dire en fin de compte. Le scanner peut difficilement être qualifié de facile à utiliser. Vous devez comprendre les principes de son fonctionnement et les spécificités de son utilisation dans différentes situations. Les objets noirs, transparents et brillants doivent être recouverts d’un spray matant, mais cela peut être fait avec presque tous les scanners 3D. Le logiciel est puissant et fait très bien son travail. Mais, comme pour le scanner lui-même, il requiert certaines compétences, une compréhension des capacités et des principes de fonctionnement.
Nous avons été agréablement surpris par la qualité de la numérisation des petits objets et par la possibilité de numériser en plus des zones détaillées distinctes pour les objets plus grands.
Avec les compétences appropriées, vous pouvez obtenir des modèles 3D de très haute qualité avec ce scanner.
