Structure Sensor 3

Zapytaj na info(@)pronetkrakow.com.pl

Structure Sensor 3 — profesjonalny mobilny system skanowania 3D

Structure Sensor 3 to profesjonalny sensor głębi przeznaczony do mobilnego skanowania 3D osób, części ciała, przedmiotów oraz niewielkich przestrzeni. Urządzenie współpracuje z kompatybilnym iPadem, który pełni funkcję ekranu, jednostki obliczeniowej oraz platformy do obsługi oprogramowania skanującego.

System wykorzystuje aktywną technologię podczerwieni, obejmującą projektor IR oraz dwie kamery głębi z globalną migawką. Pozwala to na rejestrowanie geometrii obiektów w czasie rzeczywistym, tworzenie modeli trójwymiarowych oraz eksport danych do dalszej obróbki, projektowania i druku 3D.

Structure rozwija Sensor 3 jako rozwiązanie profesjonalne przeznaczone przede wszystkim dla medycyny, ortotyki, protetyki, rehabilitacji, biomechaniki, laboratoriów badawczych, edukacji technicznej oraz firm tworzących indywidualnie dopasowane produkty. System może być również wykorzystywany w przemyśle, projektowaniu, digitalizacji zasobów, zastosowaniach wojskowych i szkoleniowych oraz przy tworzeniu modeli do środowisk VR i AR.

Połączenie sensora z iPadem zapewnia mobilność oraz możliwość prowadzenia całego procesu skanowania bez rozbudowanego stanowiska komputerowego. Operator może na bieżąco obserwować jakość pozyskiwanych danych, korygować sposób prowadzenia skanu i od razu ocenić gotowy model.

Najważniejsze cechy rozwiązania
profesjonalne skanowanie głębi w czasie rzeczywistym,
dwie kamery podczerwieni z globalną migawką,
aktywny projektor podczerwieni o długości fali 940 nm,
dedykowane tryby skanowania ciała i obiektów,
maksymalna częstotliwość rejestrowania do 30 klatek na sekundę w głównych trybach,
mobilna praca z wykorzystaniem kompatybilnego iPada,
możliwość tworzenia modeli z geometrią i teksturą,
eksport danych do formatów OBJ, PLY i STL,
możliwość integracji sensora z własnym oprogramowaniem poprzez Structure SDK,
zastosowanie w profesjonalnych procesach pomiarowych, projektowych, medycznych i badawczych.

Specyfikacja techniczna 
https://support.structure.io

Konstrukcja
Masa według szczegółowej dokumentacji technicznej: 130 g
Wysokość: 29,48 mm
Szerokość: 29,07 mm
Długość: od 107,31 do 119,46 mm, zależnie od konfiguracji
Przednia osłona: szkło borokrzemowe
Tylna część i elementy obudowy: anodowane aluminium
Temperatura pracy: 0–35°C
Temperatura przechowywania: 0–50°C
Deklarowana zgodność konstrukcji z IP65, ale bez formalnej certyfikacji IP65
Odporność deklarowana przez producenta: zachowanie parametrów innych niż dokładność po testach upadku urządzenia w opakowaniu z wysokości 1 m.

System pomiaru głębi

Technologia: aktywne skanowanie w podczerwieni
Projektor IR: laser podczerwony
Długość fali: 940 nm
Klasa bezpieczeństwa lasera: deklarowana Class 1
Liczba kamer IR: 2
Migawka: globalna, czyli cała klatka rejestrowana jest jednocześnie
Pole widzenia:
poziome: około 51,8°
pionowe: około 59,9°
diagonalne: około 74,3°
Minimalny dystans według dokumentacji technicznej: 20 cm
Maksymalny dystans według dokumentacji technicznej: 5 m.

Rozdzielczość i liczba klatek

Dokumentacja podaje między innymi:
obraz IR do 1080 × 1280 pikseli
zapis RAW 10-bit przy niższej liczbie klatek
zapis RAW 8-bit do 30 FPS, czyli 30 klatek na sekundę
tryb Body: 752 × 940 przy 30 FPS
tryb Body Detailed: 1040 × 1200 przy 15 FPS
tryb Close: 752 × 940 przy 30 FPS
tryby Medium Range i Long Range: 752 × 940 przy 30 FPS
tryb Ultra Close: 520 × 600 przy 50 FPS, przy czym dokumentacja oznaczała go jako niedostępny w momencie premiery.

Zasilanie
Akumulator: litowo-jonowy
Pojemność energetyczna: 6,5 Wh
Maksymalny deklarowany czas pracy: około 3 godzin
Ładowanie z ładowarki sieciowej o mocy powyżej 7,5 W: około 2 godzin
Ładowanie z aktywnego portu lub huba USB: około 2,5 godziny
Ładowanie ze zwykłego portu danych USB komputera: około 5,5 godziny

Oprogramowanie wymagane do działania

1. Structure App

Oficjalna aplikacja serwisowa i diagnostyczna. Służy do:
aktualizacji firmware’u sensora,
sprawdzania stanu urządzenia i akumulatora,
podglądu strumienia głębi,
podglądu obrazu IR,
podglądu połączonego obrazu głębi i koloru,
przesyłania danych diagnostycznych do producenta.

Firmware oznacza wewnętrzne oprogramowanie urządzenia sterujące jego elektroniką i sposobem komunikacji z aplikacją.
support.structure.io

2. Structure Sensor Calibrator

Aplikacja kalibracyjna dopasowująca obraz głębi z sensora do obrazu z kamery iPada. Jest potrzebna przede wszystkim wtedy, gdy skan ma zawierać prawidłowo nałożony kolor lub teksturę.
Wynik kalibracji jest zapisywany w sensorze i może być używany przez inne aplikacje Structure.

3. Structure Capture

Główna aplikacja do skanowania:
ludzi,
części ciała,
przedmiotów,
niewielkich obszarów.

Obsługuje eksport modeli w formatach:
OBJ – model siatkowy, mogący zawierać teksturę,
PLY – format chmury punktów lub siatki,
STL – format geometrii często wykorzystywany w druku 3D i systemach CAD.

Aplikacja jest przedstawiana przede wszystkim jako rozwiązanie profesjonalne dla ochrony zdrowia, ortotyki, protetyki, odzieży medycznej i projektowania produktów.
https://apps.apple.com/pl/app/structure-capture-3d-scanning/id6450060157

4. Scanner – Structure SDK

Prostsza aplikacja demonstracyjna pozwalająca na skanowanie obiektów i osób. Jest także przykładem dla programistów pokazującym podstawowe wykorzystanie zestawu SDK.
support.structure.io/article/464-which-apps-currently-support-structure-sensor-3

5. Aplikacje firm trzecich

Structure Sensor 3 może działać z aplikacjami zbudowanymi na Structure SDK 3.1 lub nowszym. Nie oznacza to jednak automatycznej zgodności ze starszymi aplikacjami obsługującymi poprzednie generacje sensora.

6. Structure SDK

SDK zestaw bibliotek i narzędzi pozwalających tworzyć własne aplikacje wykorzystujące sensor.
support.structure.io/article/417-structure-sdk-ios-release-notes

Istotne ograniczenia:
część funkcji dostępna jest w modelu komercyjnym,
aplikacje komercyjne mogą wymagać kluczy licencyjnych,
niektóre funkcje wymagają aktywnej licencji Structure Commercial SDK,
według informacji producenta klucz licencyjny może działać bez połączenia z Internetem maksymalnie przez około 7 dni,
wieloplatformowa wersja SDK została oznaczona jako wstrzymana, natomiast głównym aktywnym środowiskiem pozostaje iOS/iPadOS.

Wymagania sprzętowe

Do kompletnego działania potrzebne są:
Structure Sensor 3,
kompatybilny iPad,
uchwyt właściwy dla konkretnego modelu iPada,
odpowiedni przewód USB-C lub Lightning,
zainstalowane aplikacje,
dostęp do ładowarki,
wystarczająca pamięć i miejsce na modele 3D.

Rekomendowane iPady

Producent rekomenduje przede wszystkim modele iPad Pro, między innymi:
iPad Pro 11″ i 13″ z procesorami M4 i M5,
iPad Pro 11″ i 12,9″ z procesorami M1 i M2,
wybrane starsze modele iPad Pro z A12Z.
Pozostałe zgodne modele

Lista obejmuje również między innymi:
iPad 10. i 11. generacji,
iPad 9. generacji z Lightning,
iPad Air 5. generacji,
iPad Air 11″ i 13″ z M2 lub M3,
iPad mini 6. i 7. generacji.

Producent ostrzega, że starsze iPady mogą nadal działać, ale nie są już testowane ani optymalizowane. W przypadku urządzeń Lightning oficjalnie potwierdzony jest przede wszystkim iPad 9. generacji.

Zalety

Mobilność
Sensor z iPadem tworzy kompaktowe stanowisko, które można łatwo przenosić między salami, gabinetami lub lokalizacjami. Nie wymaga typowego stanowiska ze skanerem stacjonarnym, komputerem i dużą liczbą przewodów.

Praca w czasie rzeczywistym
Operator może obserwować skan bezpośrednio na ekranie iPada i natychmiast ocenić, czy fragment obiektu został poprawnie zarejestrowany.

Dobry profil do skanowania ciała
Producent rozwija gotowe tryby Body i Body Detailed oraz kieruje urządzenie przede wszystkim do zastosowań medycznych, protetycznych i związanych z anatomią.

Globalna migawka
Global shutter ogranicza zniekształcenia geometryczne pojawiające się przy ruchu sensora lub obiektu. Jest to korzystne w porównaniu z kamerami wykorzystującymi rolling shutter, które odczytują obraz linia po linii.

Niezależne aktywne źródło głębi
Sensor nie polega wyłącznie na świetle widzialnym. Projektor podczerwieni pozwala mierzyć geometrię powierzchni o słabej teksturze, chociaż nadal występują problemy z materiałami przezroczystymi, refleksyjnymi i silnym światłem słonecznym.

Standardowe formaty eksportu
OBJ, PLY i STL pozwalają przekazać wyniki do wielu aplikacji CAD, narzędzi do druku 3D, modelowania, wizualizacji i analiz.

Możliwość tworzenia własnych aplikacji
Structure SDK umożliwia integrację skanowania z własnym procesem biznesowym, aplikacją medyczną, systemem pomiarowym lub rozwiązaniem szkoleniowym.

Najważniejsze ograniczenia praktyczne

Światło słoneczne
Sensor może działać przy pośrednim świetle słonecznym, ale producent nie rekomenduje pracy w bezpośrednim słońcu. Silne promieniowanie podczerwone zakłóca wzór emitowany przez projektor IR.
Dlatego rozwiązanie jest znacznie lepsze do pomieszczeń, hal, laboratoriów i zacienionych stanowisk niż do otwartej przestrzeni w słoneczny dzień.

Powierzchnie problematyczne
Technologia aktywnego IR może mieć trudności z:
szkłem,
lustrami,
błyszczącym metalem,
powierzchniami chromowanymi,
materiałami przezroczystymi,
bardzo ciemnymi lub silnie pochłaniającymi podczerwień powierzchniami,
cienkimi krawędziami i przewodami.
Takie elementy mogą wymagać matowienia powierzchni, markerów, zmiany kąta skanowania lub użycia innej technologii.

Ruch obiektu
Globalna migawka pomaga przy ruchu, ale nie eliminuje problemu zmiany geometrii podczas pełnego skanowania. Człowiek powinien utrzymać możliwie stabilną pozycję, a ruchome obiekty mogą prowadzić do zniekształceń lub podwójnych powierzchni.

Nie jest to urządzenie metrologiczne klasy przemysłowej

Structure Sensor 3 może być bardzo użyteczny do:
odwzorowania kształtu,
pomiarów orientacyjnych,
dopasowania produktu,
dokumentacji,
wizualizacji,
tworzenia modeli do druku.

Nie należy jednak bez dodatkowej walidacji traktować go jako zamiennika:
współrzędnościowej maszyny pomiarowej CMM,
skanera przemysłowego z certyfikowaną dokładnością,
geodezyjnego skanera laserowego,
skanera dentystycznego,
systemu fotogrametrycznego do dużych obiektów,
urządzenia diagnostycznego z dopuszczeniem medycznym.

Producent sam zaznacza, że deklarowana dokładność może nie być wystarczająca dla części zastosowań motoryzacyjnych.

Ograniczona wielkość skanów
Choć dokumentacja podaje maksymalny zasięg 5 m, sensor jest najbardziej sensowny przy skanowaniu ludzi, części ciała, przedmiotów i niewielkich przestrzeni. Do budynków, terenu, dużych pojazdów lub dokładnej inwentaryzacji hal bardziej odpowiedni może być skaner LiDAR o większym zasięgu albo fotogrametria.

Typowe zastosowania
skanowanie całej sylwetki,
skanowanie stóp, kończyn, tułowia i głowy,
projektowanie ortez i protez,
wykonywanie modeli pod odzież kompresyjną,
projektowanie indywidualnie dopasowanego wyposażenia,
ergonomia i antropometria,
kontrola zmian kształtu ciała,
dokumentacja postępów rehabilitacji,
tworzenie modeli do druku 3D,
digitalizacja przedmiotów,
dokumentacja muzealna i edukacyjna,
tworzenie zasobów do rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości,
projektowanie produktów,
badania nad interakcją człowiek–komputer,
tworzenie własnych aplikacji pomiarowych.

Dla kogo jest ten produkt

Structure Sensor 3 jest szczególnie odpowiedni dla:
protetyków i ortotyków,
fizjoterapeutów,
klinik i gabinetów rehabilitacyjnych,
specjalistów biomechaniki,
laboratoriów antropometrycznych,
producentów wyposażenia dopasowanego do użytkownika,
firm medycznych i sportowych,
uczelni technicznych i medycznych,
zespołów badawczo-rozwojowych,
projektantów produktów,
twórców aplikacji wykorzystujących dane głębi,
pracowni druku 3D,
muzeów i ośrodków dokumentacji.

Mniej odpowiedni będzie dla użytkownika oczekującego automatycznego, bardzo dokładnego skanowania dowolnych przedmiotów bez kalibracji, obróbki i znajomości ograniczeń technologii.

Przydatność dla poszczególnych sektorów

Medycyna, rehabilitacja i protetyka — przydatność bardzo wysoka

To najbardziej naturalny obszar wykorzystania produktu. Producent kieruje Structure Capture między innymi do ochrony zdrowia, ortotyki, protetyki i dopasowywania produktów medycznych.

Możliwe zastosowania:
modele kończyn i tułowia,
projektowanie ortez,
przygotowanie leja protezowego,
skanowanie stóp,
monitorowanie obrzęków i zmian kształtu,
dopasowanie odzieży uciskowej,
dokumentacja rehabilitacji,
indywidualne wyposażenie pacjenta.

Edukacja — przydatność wysoka

Możliwe zastosowania
nauka skanowania 3D i rekonstrukcji powierzchni,
zajęcia z grafiki komputerowej i modelowania,
podstawy technologii CAD i druku 3D,
digitalizacja eksponatów,
tworzenie modeli do lekcji biologii, historii lub techniki,
projekty z rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości,
nauka programowania aplikacji wykorzystujących dane głębi,
zajęcia z biomechaniki i antropometrii,
demonstracja działania kamer IR, projekcji strukturalnej i map głębi.

Przemysł i produkcja — przydatność średnia

Może być użyteczny do:
szybkiego prototypowania,
dokumentowania prostych kształtów,
tworzenia modeli poglądowych,
ergonomii stanowisk,
digitalizacji elementów do wizualizacji,
projektowania opakowań i uchwytów,
dopasowywania elementów o niewielkich wymaganiach tolerancyjnych.

Wojsko i obronność — przydatność warunkowa

Potencjalne zastosowania
szybka digitalizacja części wyposażenia,
dokumentowanie uszkodzeń i deformacji,
tworzenie modeli szkoleniowych,
odwzorowanie wyposażenia do środowisk VR i AR,
projektowanie indywidualnie dopasowanych elementów wyposażenia,
skanowanie sylwetki pod kamizelki, ochraniacze lub odzież,
szkolenie z podstaw pozyskiwania danych 3D,
dokumentacja niewielkich pomieszczeń lub elementów infrastruktury,
wsparcie medycyny pola walki i protetyki.

Laboratoria badawcze — przydatność wysoka, ale nie metrologiczna

Możliwe zastosowania
biomechanika,
antropometria,
ergonomia,
rehabilitacja,
analiza kształtu ciała,
prototypowanie,
digitalizacja próbek i modeli,
badania interakcji człowiek–komputer,
robotyka i computer vision,
rozwój algorytmów rekonstrukcji 3D,
przygotowanie danych do symulacji lub druku.

Muzea, archeologia i dziedzictwo kulturowe — przydatność średnia do wysokiej

Dobrze sprawdzi się przy:
tworzeniu modeli edukacyjnych,
dokumentowaniu prostych eksponatów,
przygotowaniu zasobów do wirtualnych wystaw,
tworzeniu kopii do druku 3D,
digitalizacji obiektów, których można bezpiecznie obejść dookoła.
Ograniczeniem będą obiekty błyszczące, szklane, bardzo drobne albo wymagające dokumentacji konserwatorskiej o wysokiej dokładności.

Ocena końcowa

Structure Sensor 3 jest wartościowym mobilnym systemem skanowania 3D.  Najlepiej sprawdza się w skanowaniu ludzi, części ciała i średniej wielkości obiektów w kontrolowanym środowisku.
Najwyższa przydatność:
medycyna, ortotyka i protetyka,
biomechanika,
laboratoria badawcze,
edukacja techniczna i medyczna,
technologie sportowe,
projektowanie produktów dopasowanych do użytkownika.

Przeczytaj:

Structure Sensor 3 – nowoczesne skanowanie 3D dla medycyny, ortotyki i projektowania indywidualnych rozwiązań 

https://pronetkrakow.com.pl/pl/content/317-structure-sensor-3-nowoczesne-skanowanie-3d-dla-medycyny-ortotyki-i-projektowania-indywidualnych-rozwiazan

Skaner Structure Sensor i oprogramowanie do przetwarzania skanów 3D w medycynie – które narzędzia wybrać? 

https://pronetkrakow.com.pl/pl/content/307-skaner-structure-sensor-i-oprogramowanie-do-przetwarzania-skanow-3d-w-medycynie-ktore-narzedzia-wybrac

skaner 3D, sensor głębi, mobilne skanowanie 3D, profesjonalny skaner 3D, skanowanie ciała, body scanning, skanowanie obiektów, modelowanie 3D, rekonstrukcja 3D, kamera głębi, projektor podczerwieni, technologia IR, global shutter, Structure Capture, Structure SDK, iPad, skanowanie medyczne, ortotyka, protetyka, rehabilitacja, biomechanika, antropometria, laboratoria badawcze, edukacja techniczna, wojsko, przemysł, druk 3D, modele STL, modele OBJ, pliki PLY, rzeczywistość rozszerzona, rzeczywistość wirtualna, digitalizacja obiektów, projektowanie produktów, pomiary 3D, 3D scanner, depth sensor, mobile 3D scanning, professional 3D scanner, body scanning, body scanning, object scanning, 3D modeling, 3D reconstruction, depth camera, infrared projector, IR technology, global shutter, Structure Capture, Structure SDK, iPad, medical scanning, orthotics, prosthetics, rehabilitation, biomechanics, anthropometry, research laboratories, technical education, military, industry, 3D printing, STL models, OBJ models, PLY files, augmented reality, virtual reality, object digitization, product design, 3D measurement