3D-сканирование: Как технологии создают машины и какие сложности скрываются за этим

В мире автоспорта, где каждая миллисекунда и микрон влияют на результат, технологии играют ключевую роль. Одна из них — трёхмерное сканирование — стала незаменимым инструментом для гоночных команд разных классов и дисциплин. Но что стоит за процессом превращения реального болида в цифровую модель? И почему обработка данных порой сложнее, чем сам заезд?

3D-сканирование позволяет создать точную цифровую копию объекта за минуты. В автоспорте это используют для:

• Аэродинамического анализа — проверка обтекаемости кузова, диффузоров, антикрыльев.
• Контроля качества — сравнение реальных деталей с CAD-моделями после производства.
• Реверс-инжиниринга — создания 3D‑моделей и чертежей готового изделия по данным 3D‑сканирования.
• Восстановления после аварий — быстрое выявление уровня деформаций
• Документирование: Архивные модели для истории или проверки соответствия техническим требованиям.

• Материалы-невидимки

Карбон, хромированные элементы, глянцевая краска — всё это отражает свет, создавая «слепые зоны» для сканера. Решение? Использовать матирующие спреи или сканеры с технологией подавления бликов.

• Габариты и сложные формы

Сканирование болида длиной 5+ метров требует времени и правильной настройки оборудования. Аэродинамические и сложные элементы вроде диффузоров часто имеют скрытые полости, куда не проникает луч сканера.

• Точность vs Скорость

Не всегда имеется время на долгое и тщательное сканирование. Обычно, для минимизации временных расходов, используют портативные LiDAR-сканеры, которые захватывают до 2 млн точек в секунду. Но даже они могут пропустить мелкие детали вроде креплений или микротрещин.

• Качество vs Ресурс

От качества, а обычно от стоимости и возможностей лидара и потраченного на процесс сканирования времени напрямую зависит результат. Иногда для сокращения нагрузки на аппаратные ресурсы достаточно draft-сканов, а иной раз для решения задач необходимы те самые микроны

Полученное облако точек — это только сырая информация. Дальше начинается этап, который занимает до 80% времени проекта:

1. Очистка от «шума»
2. Артефакты, дублирующиеся точки, следы от вибраций — всё это удаляется вручную или через специальное ПО.
3. Сшивание сканов
4. Даже при использовании маркеров автоматическое совмещение ракурсов часто даёт ошибки. Особенно сложно с внутренними элементами шасси, где сканы перекрываются минимально.
5. Ретопология и оптимизация
6. Полигональная сетка из миллиардов точек непригодна для сложных расчётов. Модель нужно упростить, сохранив геометрическую точность. Здесь помогают инструменты автоматической ретопологии.
7. Сравнение с идеалом. Используя сканы, как референсы для дальнейшей оцифровки в программах трёхмерного моделирования.
8. Цифровую модель накладывают на исходный CAD-чертёж, чтобы найти отклонения.

Между этими двумя примерами сканированный картинг и модель в программе трёхмерного моделирования - расстояние в 14 дней кропотливого труда.

Плюс 2-3 рабочих дня для на работы по текстурированию и перенос в рабочую среду трёхмерного движка UNIGINE.

Технологии: Выбор между точностью и скоростью

• Лазерные сканеры: Высокая точность (до микрон), но чувствительны к вибрациям и бликам на глянцевых поверхностях.
• Структурированный свет: Идеален для деталей сложной формы, но требует статичности объекта.
• Фотограмметрия: Дешевле и мобильнее, подходит для крупных объектов (например, трасс), но проигрывает в детализации.

Пример: Сканирование карбонового антикрыла лазером может заменить часы ручных замеров, но блики от материала придётся подавлять матирующим спреем.

В игровой индустрии трёхмерное сканирование автоспортивной техники стало ключом к гиперреализму, который ждут фанаты гоночных симуляторов. Современные игры и автосимуляторы, используют сканы реальных болидов, чтобы воссоздать каждый изгиб кузова, блик на краске и даже микроцарапины на карбоне. Технология позволяет захватывать не только геометрию, но и текстуры под разными углами освещения, что превращает виртуальные автомобили в цифровые «клоны» своих прототипов.

Однако процесс требует ювелирной работы: глянцевые поверхности и сложные формы создают артефакты, которые художникам приходится исправлять вручную. Кроме того, высокополигональные модели оптимизируют для игровых движков, сохраняя баланс между детализацией и производительностью. Благодаря этому пользователи могут почувствовать себя пилотами легендарных команд.

3D-сканирование — это не волшебная палочка, а трудоёмкий процесс, где успех зависит от оборудования, ПО и человеческого фактора. Но именно оно позволяет командам и разработчикам выжимать из техники максимум.