Инструкция 3D-печать и аддитивные технологииСредний уровень

Фотограмметрия и 3D-сканирование телефоном: как снять деталь и какая будет точность

Деталь можно превратить в 3D-модель обычным смартфоном: около сотни фотографий, равномерный свет и программа, которая сопоставляет снимки. Показываем съёмку по шагам, сравниваем программы и их лицензии и считаем, какой ошибки ждать на детали размером 100 мм.

Анна Лебедева

Инженер по аддитивным технологиям, 7 лет в отрасли

13 сентября 20266 минут

Смартфон фотографирует металлическую деталь на поворотном столике для фотограмметрии

Кратко

Для фотограмметрии нужно 80–150 снимков с перекрытием 60–80%, матовая поверхность, мягкий свет и масштабный эталон в кадре. Обработка в Meshroom, COLMAP, RealityScan или мобильных приложениях даёт сетку. На детали 100 мм типичная ошибка по нашей оценке 0,3–0,5 мм, этого хватает для печати корпуса, но не для посадок.

Фотограмметрия строит модель по фотографиям: программа находит одни и те же точки на разных снимках и по ним вычисляет положение камер и форму детали. Хватит смартфона, но нужны матовая поверхность и фактура.
Снимают 80–150 кадров по кольцам на трёх высотах, шаг 10–15° между соседними кадрами, перекрытие 60–80%. Масштаб задают эталоном в кадре.
Программы бесплатны с оговорками. Meshroom (MPL-2.0) и COLMAP (BSD) открытые, RealityScan бесплатен для компаний с годовой выручкой до 1 млн долларов, мобильные приложения ограничивают бесплатный экспорт.
На детали 100 мм по нашему расчёту с явными допущениями ошибка составит порядка 0,3–0,5 мм. Для посадок это много, для макета и корпуса под печать нормально.
Сетку после программы чистят в MeshLab или Blender и масштабируют по эталону, иначе размеры будут произвольными.

Оборудование

смартфон с камерой от 12 Мп
поворотный столик или штатив
два источника мягкого света
компьютер с видеокартой NVIDIA или мобильное приложение
MeshLab или Blender
штангенциркуль

Материалы

деталь с матовой поверхностью
белый или серый фон
маркеры или газетный текст для фактуры
проявляющий спрей для блестящих деталей
масштабная линейка

Время

≈ 120 мин

Если вы выбираете сканер и сомневаетесь, нужен ли он, начните с этой статьи: на ней видно, что даёт телефон, а что нет. Сравнение с настоящими сканерами и критерии покупки — в руководстве по выбору 3D-сканера. Путь от сетки до CAD-модели описан отдельно. Подробнее о теме: 3D-сканирование.

Как это работает

Алгоритм называется «структура из движения» (Structure from Motion) и сопоставляет характерные точки на фотографиях. По их смещению между кадрами вычисляется, откуда снимали каждый, затем плотная реконструкция строит облако точек, а из него сетку.

Отсюда два ограничения. Во-первых, программе нужны признаки: гладкая однотонная поверхность без рисунка даёт мало точек, и модель выходит с провалами. Во-вторых, мешают блики, ведь блик перемещается по детали вместе с камерой, поэтому алгоритм принимает его за деталь поверхности и строит там дефект.

Что понадобится

Смартфон с камерой от 12 Мп. Автофокус и автоматические режимы лучше отключить: экспозиция и фокус не должны прыгать от кадра к кадру.
Поворотный столик или штатив. Столик быстрее, если вращать нужно деталь, а не обходить её.
Два источника мягкого света, например лампы с рассеивателями с двух сторон, или пасмурный день у окна.
Белый или серый фон без рисунка и без бликов.
Эталон для масштаба: линейка или два маркера на известном расстоянии.
Компьютер для обработки (для настольных программ видеокарта NVIDIA) или мобильное приложение.

Съёмка пошагово

Как снять деталь для фотограмметрии

01
Подготовьте поверхность.
Блестящий металл и стекло матируют тонким слоем проявляющего спрея или меловой пудры. Гладкую однотонную деталь покрывают мелкими метками: чёрные точки маркером, обрывки малярной ленты, кусочки газеты на подложке под деталью, но не на самой детали, если нужен её рельеф.
02
Поставьте свет.
Два мягких источника с обеих сторон под углом 45°, без прямых лучей и резких теней. Свет не должен двигаться относительно камеры: если деталь крутится на столике, а фон и лампы стоят на месте, программа видит вращающийся предмет на неподвижном фоне и путает положения камеры. Надёжнее оставить деталь неподвижной и обходить её камерой, а на столике вращать только в паре с однотонным фоном, у которого нет признаков.
03
Положите эталон.
Линейка или два маркера на известном расстоянии (например, 50 мм) должны быть в кадре и не сдвигаться. Расстояние измеряют штангенциркулем заранее.
04
Снимайте кольцами.
Первое кольцо на высоте 15° над горизонтом, второе на 45°, третье на 75°. Шаг между соседними кадрами 10–15°, это 24–36 кадров на кольцо. Деталь должна занимать 60–80% кадра.
05
Сделайте кадры сверху и крупные планы.
Вид сверху и снимки сложных участков (отверстия, рёбра) добавляют информации там, где перекрытие хуже.
06
Переверните деталь и повторите.
Нижняя сторона появится только после переворота. Для склейки двух положений нужны общие маркеры или фактура, которые видно в обоих.
07
Проверьте снимки.
Размытые и пересвеченные кадры удалите: один плохой кадр хуже, чем его отсутствие.

Сколько кадров и какое перекрытие

Перекрытие между соседними кадрами должно быть 60–80%: тогда на двух снимках видно достаточно общих точек. В практике при шаге больше 20–30° между кадрами признаки сопоставляются хуже, а модель разваливается на куски. Это эмпирическое правило, а не паспортная величина, и для сложных деталей шаг уменьшают. Например, три кольца по 24 кадра (шаг 15°) плюс 24 кадра в перевёрнутом положении дают 96 снимков. Меньше пятидесяти для детали со сложной формой обычно мало, больше двухсот увеличивает время обработки, а качество почти не растёт.

Программы: что выбрать и на каких условиях

Данные о лицензиях проверены 3 октября 2026 года на страницах проектов. Условия могут измениться, посмотрите актуальные перед использованием в коммерческом проекте.

Программа	Тип	Лицензия и цена	Заметки
Meshroom (AliceVision)	Настольная, с графическим интерфейсом из блоков	Открытый код, MPL-2.0	Плотная реконструкция использует видеокарту NVIDIA с CUDA (по документации проекта, мы это отдельно не перепроверяли)
COLMAP	Настольная, графический и командный интерфейс	Открытый код, новая лицензия BSD	Строит облако и плотную реконструкцию, сетку чаще делают в другой программе. Есть сборки с CUDA и поддержка AMD через HIP/ROCm при сборке из исходников
RealityScan (бывший RealityCapture)	Настольная	Epic Games: бесплатно для студентов, преподавателей, частных лиц и компаний с годовой выручкой до 1 млн долларов, выше этого порога платная подписка	Быстрая, один из распространённых инструментов в индустрии
Polycam	Мобильное приложение и веб	Бесплатный тариф ограничивает число фотограмметрических съёмок (на странице тарифов их 10), полный экспорт и безлимит платные	Есть режим со съёмкой LiDAR на поддерживающих iPhone
Kiri Engine	Мобильное приложение и веб	Приложение бесплатное, часть функций платная	На сайте указана отдельная функция для блестящих, прозрачных и однотонных предметов без маркеров, качество её мы не проверяли
Apple Object Capture	Программный интерфейс Apple, работает в Mac-приложениях	Часть системных средств Apple	Требования к устройству смотрите на странице Apple, мы их не перепроверяли

Для разовой детали быстрее всего мобильное приложение: снимаете и получаете модель в облаке. Для контроля над качеством и лицензиями ближе открытые Meshroom и COLMAP, они же подходят, если нельзя отправлять изображения в чужое облако.

LiDAR в iPhone

LiDAR в iPhone Pro измеряет расстояние до объекта и даёт карту глубины. Apple паспортной точности модуля не публикует. Для планирования закладывайте порядок миллиметров и хуже, мы это двумя источниками не подтверждали. На мелких деталях разрешение карты глубины слишком грубое, острые рёбра и отверстия сглаживаются. Лучше LiDAR работает на крупных объектах: мебель, помещение, деталь станка метрового размера. Для детали в 100 мм съёмка по фотографиям даёт более детальный результат.

Чистка сетки и масштаб

Из программы выходит сетка с мусором: фон вокруг детали, дыры, острые выбросы и неверный масштаб.

Что сделать с сеткой после реконструкции

01
Удалите фон и обломки.
В MeshLab есть функция удаления изолированных кусков по диаметру (раздел «Cleaning and Repairing»), в Blender лишние части выделяют и удаляют вручную.
02
Закройте дыры и исправьте нормали.
Для печати сетка должна быть замкнутой.
03
Масштабируйте по эталону.
Измерьте в программе расстояние между двумя маркерами, поделите известное расстояние на измеренное и умножьте всю модель на этот коэффициент. Без этого размеры в мм произвольны.
04
Упростите сетку.
В Blender модификатор Decimate в режиме Collapse принимает долю граней, которые нужно оставить: 0,5 оставляет половину. Для печати хватает 100–300 тысяч треугольников.
05
Сохраните STL и сверьте размеры.
Три размера с деталью: длина, ширина, расстояние между отверстиями.

MeshLab распространяется по лицензии GPL 3.0, Blender бесплатный, поэтому на программах чистки можно не экономить. Что делать дальше с сеткой: как перевести STL в STEP и как собрать CAD-модель по скану.

Какая будет ошибка на детали 100 мм

Допущения расчёта: смартфон с матрицей 4000 пикселей по ширине, деталь вместе с запасом в кадре занимает 150 мм, поверхность матовая, на ней есть фактура, масштаб по эталону 50 мм, измеренному штангенциркулем с точностью ±0,05 мм.

Составляющая	Расчёт	Результат
Размер пикселя на детали	150 мм / 4000 пикселей	0,0375 мм
Ошибка реконструкции 1–3 пикселя (допущение для хорошей текстуры)	0,0375 × 1 … 0,0375 × 3	0,04–0,11 мм
Ошибка масштаба: ±0,05 мм на эталоне 50 мм	0,05 / 50 × 100 мм	0,10 мм
Шум на слабой текстуре и после спрея (оценка)	допущение	0,1–0,3 мм
Итого, квадратичное сложение при шуме 0,3 мм	√(0,11² + 0,10² + 0,30²)	около 0,34 мм
Итого, прямая сумма наихудших значений	0,11 + 0,10 + 0,30	0,51 мм

Оценка: ошибка 0,3–0,5 мм на длине 100 мм. Это наши допущения, а не измерение: реальная ошибка зависит от камеры, света, текстуры и программы. Для сравнения, у ручного сканера на структурированном свете паспортное значение 0,05–0,1 мм, у метрологических 0,02–0,03 мм. Пластик при печати усаживается: у АБС и АСА, по паспортам Extrudr, около 0,4% на стандартном образце, то есть на 100 мм это те же 0,4 мм. Пример данных по материалам вы найдёте в статье о материалах для FDM-печати. Итого, копия по фотограмметрии с учётом усадки легко уходит на 0,5–1 мм, и посадки по ней не делают.

Типичные ошибки

Блики. Яркий источник света создаёт ложные дефекты. Рассеиватели и спрей снимают проблему.
Движущийся фон. Если фон вращается вместе с деталью и на нём есть признаки, программа путает движение камеры и детали. Фон делают однотонным.
Переменная экспозиция. Автоэкспозиция меняет яркость между кадрами и ломает сопоставление.
Маленькое перекрытие. При шаге 30° и больше модель распадается на куски.
Нет масштаба. Модель получается в условных единицах, и проверять её нечем.

Если деталь однотонная и глянцевая, я не трачу время на подбор программы. Сначала напыляю её и клею метки, и тогда подходит почти любая программа. Без этого лучшая программа выдаёт кашу.

Анна ЛебедеваИнженер по аддитивным технологиям

Частые вопросы

Как сделать фотограмметрию дома?

Поставьте деталь на столик на однотонном фоне, дайте два мягких источника света и снимите 80–150 кадров кольцами. Положите рядом линейку, а для обработки подойдёт Meshroom или мобильное приложение. Блестящую деталь предварительно напыляют.

Можно ли сделать 3D-сканирование телефоном для печати?

Да, для корпуса, рукоятки или макета. Точность по нашей оценке 0,3–0,5 мм на детали 100 мм, плюс усадка пластика. Для печати с зазором 0,3 мм и больше этого достаточно, для плотных посадок нет.

Чем 3D-сканер из телефона отличается от настоящего сканера?

У настоящего сканера свой источник света (лазер или структурированный свет), он измеряет геометрию сам и не зависит от текстуры. Телефон снимает только изображения, а форму вычисляет программа, поэтому он требует текстуры и мягкого света. Сравнение точностей есть в руководстве по выбору.

Какая программа для фотограмметрии лучшая?

Универсального лидера нет. Meshroom и COLMAP открытые и бесплатные, RealityScan бесплатен до порога по выручке, Polycam и Kiri Engine удобны на телефоне, но ограничивают бесплатный экспорт. Выбирайте по лицензии и по тому, куда можно отправлять изображения.

Нужна ли видеокарта?

Для настольных программ плотная реконструкция лучше всего идёт на видеокарте NVIDIA, на процессоре она очень медленная. Мобильные приложения обрабатывают снимки в облаке, и видеокарта не нужна.