3D掃描儀概念和分類

魔猴君  知識(shí)堂   728天前

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今天魔猴和大家一起學(xué)習(xí)3D掃描儀相關(guān)知識(shí)

一、3D掃描儀概念

3D掃描是指集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對(duì)物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。

它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，為實(shí)物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便快捷的手段。3D掃描技術(shù)能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。而且其測(cè)量結(jié)果能直接與多種軟件接口，這使它在CAD、CAM、CIMS等技術(shù)應(yīng)用日益普及的今天很受歡迎。

3D掃描搜集到的數(shù)據(jù)常被用來進(jìn)行三維重建計(jì)算，在虛擬世界中創(chuàng)建實(shí)際物體的數(shù)字模型。這些模型具有相當(dāng)廣泛的用途，舉凡工業(yè)設(shè)計(jì)、瑕疵檢測(cè)、逆向工程、機(jī)器人導(dǎo)引、地貌測(cè)量、醫(yī)學(xué)信息、生物信息、刑事鑒定、數(shù)字文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等等都可見其應(yīng)用。

二、3D掃描儀分類

大體分為接觸式3D掃描儀和非接觸式3D掃描儀 。其中非接觸式3D掃描儀又分為光柵3D掃描儀（也稱拍照式三維描儀）和激光掃描儀。而光柵3D掃描又有白光掃描或藍(lán)光掃描等，激光掃描儀又有點(diǎn)激光、線激光、面激光的區(qū)別。

1.手持式3D掃描儀

手持式3D掃描儀原理：線激光手持3D掃描儀，自帶校準(zhǔn)功能，采用635nm的紅色線激光閃光燈，配有一部閃光燈和兩個(gè)工業(yè)相機(jī)，工作時(shí)將激光線照射到物體上，兩個(gè)相機(jī)來捕捉這一瞬間的3D掃描數(shù)據(jù)，由于物體表面的曲率不同，光線照射在物體上會(huì)發(fā)生反射和折射，然后這些信息會(huì)通過第三方軟件轉(zhuǎn)換為3D圖像。在掃描儀移動(dòng)的過程中，光線會(huì)不斷變化，而軟件會(huì)及時(shí)識(shí)別這些變化并加以處理。光線投射到掃描對(duì)象上的頻率高達(dá)28,000points/s，所以在掃描過程中移動(dòng)掃描儀，哪怕掃描時(shí)動(dòng)作很快，也同樣可以獲得很好的掃描效果，手持式3D掃描儀工作時(shí)使用反光型角點(diǎn)標(biāo)志貼，與掃描軟件配合使用，支持?jǐn)z影測(cè)量和自校準(zhǔn)技術(shù)。

定位目標(biāo)可以使操作員根據(jù)其需要的任何方式360°移動(dòng)物體。真正便攜手持3D掃描儀，可裝入手提箱，攜帶到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或者工廠間轉(zhuǎn)移十分方便。實(shí)現(xiàn)激光掃描技術(shù)的一些最高數(shù)據(jù)質(zhì)量，保持較高解析度，同時(shí)在平面上保持較大三角形，從而生成較小的STL文件。設(shè)備的形狀和重量分布有利于長(zhǎng)時(shí)間使用，避免發(fā)生肌肉骨骼問題。功能多樣并方便用戶使用，允許在狹小空間內(nèi)掃描幾乎任何尺寸、形狀或顏色的物體。

手持式3D掃描儀原理是基于拍照式3D掃描儀原有基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，掃描創(chuàng)建物體表面的點(diǎn)云圖，這些點(diǎn)可用來插補(bǔ)成物體的表面形狀，點(diǎn)云越密集創(chuàng)建的模型更精準(zhǔn)，可進(jìn)行三維重建。

2.拍照式3D掃描儀

拍照式3D掃描儀掃描原理類似于照相機(jī)拍攝照片而得名,是為滿足工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用需求而研發(fā)的產(chǎn)品,，它集高速掃描與高精度優(yōu)勢(shì)，可按需求自由調(diào)整測(cè)量范圍，從小型零件掃描到車身整體測(cè)量均能完美勝任，具備極高的性能價(jià)格比。目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)中，真正為客戶實(shí)現(xiàn) "一機(jī)在手，設(shè)計(jì)無憂"！拍照式結(jié)構(gòu)光3D掃描儀是一種高速高精度的3D掃描測(cè)量設(shè)備，采用的是目前國(guó)際上最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)光非接觸照相測(cè)量原理。結(jié)構(gòu)光3D掃描儀的基本原理是：采用一種結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)、相位測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的復(fù)合三維非接觸式測(cè)量技術(shù)。采用這種測(cè)量原理，使得對(duì)物體進(jìn)行照相測(cè)量成為可能，所謂照相測(cè)量，就是類似于照相機(jī)對(duì)視野內(nèi)的物體進(jìn)行照相，不同的是照相機(jī)攝取的是物體的二維圖象，而研制的測(cè)量?jī)x獲得的是物體的三維信息。拍照式3D掃描儀可隨意搬至工件位置做現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并可調(diào)節(jié)成任意角度作全方位測(cè)量，對(duì)大型工件可分塊測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)自動(dòng)拼合，非常適合各種大小和形狀物體(如汽車、摩托車外殼及內(nèi)飾、家電、雕塑等)的測(cè)量。

拍照式3D掃描儀采用的是白光光柵掃描，以非接觸3D掃描方式工作，全自動(dòng)拼接，具有高效率、高精度、高壽命、高解析度等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于復(fù)雜自由曲面逆向建模， 主要應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)（RD，比如快速成型、三維數(shù)字化、三維設(shè)計(jì)、三維立體掃描等）、逆向工程（RE，如逆向掃描、逆向設(shè)計(jì)）及三維檢測(cè)CAV），是產(chǎn)品開發(fā)、品質(zhì)檢測(cè)的必備工具。3D掃描儀在部分地區(qū)又稱為激光抄數(shù)機(jī)或者3D抄數(shù)機(jī)。