三維掃描儀分、原理、特點(diǎn)、應(yīng)用

1、什么是三維掃描儀定義：快速獲取物體的立體彩色信息并將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能直接處理的三維數(shù)字模型的儀器。即：快速實(shí)現(xiàn)三維信息數(shù)字化的一種極為有效的工具。三維掃描儀的分類：接觸式三維掃描儀；非接觸式三維掃描儀；接觸式三維掃描儀：其點(diǎn)優(yōu)是：1具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性；2配合測量軟件，可快速準(zhǔn)確地測量出物體的基本幾何形狀。其缺點(diǎn)是：1測量費(fèi)用較高；2探頭易磨損且容易劃傷被測物體表面；3測量速度慢；檢測一些內(nèi)部元件有先天的限制；4接觸探頭在測量時(shí)，接觸探頭的力將使探頭尖端部分與被測件之間發(fā)生局部變形而影響測量值的實(shí)際讀數(shù)；5由于探頭觸發(fā)機(jī)構(gòu)的慣性及時(shí)間延遲而使探頭產(chǎn)生超越現(xiàn)象，趨近速度會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤。非接觸式

2、三維掃描儀：1非接觸式的光電方法對曲面的三維形貌進(jìn)行快速測量已成為大趨勢；2對物體表面不會(huì)有損傷；3相比接觸式的具有速度快，容易操作等特征，三維激光掃描儀可以達(dá)到500010000點(diǎn)/秒的速度，而照相式三維掃描儀則采用面光，速度更是達(dá)到幾秒鐘百萬個(gè)測量點(diǎn)，應(yīng)用與實(shí)時(shí)掃描，工業(yè)檢測具有很好的優(yōu)勢。非接觸式三維掃描儀分為：照相式；激光式兩種；1激光式掃描儀屬于較早的產(chǎn)品，由掃描儀發(fā)出一束激光光帶，光帶照射到被測物體上并在被測物體上移動(dòng)時(shí)，就可以采集出物體的實(shí)際形狀。2照相式掃描儀是針對工業(yè)產(chǎn)品涉及領(lǐng)域的新一代掃描儀，與傳統(tǒng)的激光掃描儀和三座標(biāo)測量系統(tǒng)比較，其測量速度提高了數(shù)十倍。由于有效的控制了整

3、合誤差，整體測量精度也大大提高。其采用可見光將特定的光柵條紋投影到測量工作表面，借助兩個(gè)高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)對光柵干涉條紋進(jìn)行拍照，利用光學(xué)拍照定位技術(shù)和光柵測量原理，可在極短時(shí)間內(nèi)獲得復(fù)雜工作表面的完整點(diǎn)云。其獨(dú)特的流動(dòng)式設(shè)計(jì)和不同視角點(diǎn)云的自動(dòng)拼合技術(shù)使掃描不需要借助于機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，掃描范圍可達(dá)12M，而掃描大型工件則變得高效、輕松和容易。其高質(zhì)量的完美掃描點(diǎn)云可用于汽車制造業(yè)中的產(chǎn)品開發(fā)、逆向工程、快速成型、質(zhì)量控制，甚至可實(shí)現(xiàn)直接加工。三維掃描儀的應(yīng)用：工業(yè)設(shè)計(jì)制鞋行業(yè)精密雕刻行業(yè)汽車工業(yè)玩具行業(yè)模具制造行業(yè)數(shù)碼設(shè)計(jì)行業(yè)工藝品行業(yè)動(dòng)漫設(shè)計(jì)行業(yè)動(dòng)漫設(shè)計(jì)行業(yè)服裝設(shè)計(jì)行業(yè)文物保護(hù)與古董修復(fù)陶

4、瓷衛(wèi)浴行業(yè)家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)與人體美容珠寶飾品設(shè)計(jì)教育行業(yè)等行業(yè)三維掃描儀原理三維掃描儀（3Dscanner）是一種科學(xué)儀器，用來偵測并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀（幾何構(gòu)造）與外觀數(shù)據(jù)（如顏色、表面反照率等性質(zhì)）。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、逆向工程、機(jī)器人導(dǎo)弓I、地貌測量、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。三維掃描儀的制作并非仰賴單一技術(shù)，各種不同的重建技術(shù)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，成本與售價(jià)也有高低之分。目前并無一體通用之重建技術(shù)，儀器與方法往往受限于物

5、體的表面特性。例如光學(xué)技術(shù)不易處理閃亮（高反照率）、鏡面或半透明的表面，而激光技術(shù)不適用于脆弱或易變質(zhì)的表面。三維掃描儀功能三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的點(diǎn)云（pointcloud），這些點(diǎn)可用來插補(bǔ)成物體的表面形狀，越密集的點(diǎn)云可以創(chuàng)建更精確的模型（這個(gè)過程稱做三維重建）。若掃描儀能夠取得表面顏色，則可進(jìn)一步在重建的表面上粘貼材質(zhì)貼圖，亦即所謂的材質(zhì)印射（texturemapping）。三維掃描儀可模擬為照相機(jī)，它們的視線范圍都體現(xiàn)圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測量的是距離。鐵牛拍照式三維掃描儀拍照式三維掃描儀掃描原理類似于

6、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，可按需求自由調(diào)整測量范圍，從小型零件掃描到車身整體測量均能完美勝任，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”！拍照式三維掃描儀拍照式結(jié)構(gòu)光三維掃描儀是一種高速高精度的三維掃描測量設(shè)備，采用的是目前國際上最先進(jìn)的結(jié)構(gòu)光非接觸照相測量原理。結(jié)構(gòu)光三維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)合三維非接觸式測量技術(shù)。采用這種測量原理，使得對物體進(jìn)行照相測量成為可能，所謂照相測量，就是類似于照相機(jī)對視野內(nèi)的物體進(jìn)行照相，

7、不同的是照相機(jī)攝取的是物體的二維圖象，而研制的測量儀獲得的是物體的三維信息。與傳統(tǒng)的三維掃描儀不同的是，該掃描儀能同時(shí)測量一個(gè)面。測量時(shí)光柵投影裝置投影數(shù)幅特定編碼的結(jié)構(gòu)光到待測物體上，成一定夾角的兩個(gè)攝像頭同步采得相應(yīng)圖象，然后對圖象進(jìn)行解碼和相位計(jì)算，并利用匹配技術(shù)、三角形測量原理，解算出兩個(gè)攝像機(jī)公共視區(qū)內(nèi)像素點(diǎn)的三維坐標(biāo)。拍照式三維掃描儀可隨意搬至工件位置做現(xiàn)場測量，并可調(diào)節(jié)成任意角度作全方位測量，對大型工件可分塊測量，測量數(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）的測量。鐵牛結(jié)構(gòu)光便攜式照相測量儀的特點(diǎn)1）掃描速度極快，數(shù)秒內(nèi)可得到100

8、多萬點(diǎn)2）一次得到一個(gè)面，測量點(diǎn)分布非常規(guī)則。3）精度高，可達(dá)0.03mm4）單次測量范圍大（激光掃描儀一般只能掃描50mm寬的狹窄范圍）5）便攜，可搬到現(xiàn)場進(jìn)行測量。6）可對無法放到工作臺上的較重、大型工件（如模具、浮雕等）進(jìn)行測量。7）大型物體分塊測量、自動(dòng)拼合。8）大景深（激光掃描儀的掃描深度一般只有100多毫米，而結(jié)構(gòu)光掃描儀的掃描深度可達(dá)300500mm結(jié)構(gòu)光三維掃描儀的典型應(yīng)用可用于包含下列應(yīng)用的廣泛領(lǐng)域：逆向工程（RE）/快速成型（RP）1）掃描實(shí)物，建立CAD數(shù)據(jù)；或是掃描模型，建立用于檢測部件表面的三維數(shù)據(jù)。2）對于不能使用三維CAD數(shù)據(jù)的部件，建立數(shù)據(jù)。3）競爭對手產(chǎn)品與自

9、己產(chǎn)品的確認(rèn)與比較，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫。4）使用由RP創(chuàng)建的真實(shí)模型，建立和完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。5）有限元分析的數(shù)據(jù)捕捉。檢測（CAT）/CAE1）生產(chǎn)線質(zhì)量控制和產(chǎn)品元件的形狀檢測例如：金屬鑄件鍛造，加工沖模和澆鑄，塑料部件（壓塑模，滾塑模，注塑模），鋼板沖壓，木制品，復(fù)合及泡沫產(chǎn)品。其他應(yīng)用1）文物的錄入和電子展示2）牙齒及畸齒矯正3）整容及上頜面手術(shù)三維掃描儀從仿樣、設(shè)計(jì)、加工全過程數(shù)字化，這一全新的制作方式，傳統(tǒng)手工雕刻無法可比.三維掃描儀按產(chǎn)品可分為：第一代三維掃描儀：點(diǎn)測量代表系統(tǒng)有：三坐標(biāo)測量儀；點(diǎn)激光測量儀；關(guān)節(jié)臂掃描儀（精度不高）通過每一次的測量點(diǎn)反映物體表面特征，優(yōu)點(diǎn)是精度高，但速度慢，

10、如果要做逆向工程，只能在測量較規(guī)則物體上有優(yōu)勢。定義：適合做物體表面誤差檢測用。第二代三維掃描儀：線測量代表系統(tǒng)有：三維臺式激光掃描儀，三維手持式激光掃描儀，關(guān)節(jié)臂+激光掃描頭。通過一段（一般為幾公分，激光線過長會(huì)發(fā)散）有效的激光線照射物體表面，再通過傳感器得到物體表面數(shù)據(jù)信息。定義：適合掃描中小件物體，掃描景深?。ㄒ话阒挥?公分），精度較低，此代系統(tǒng)是發(fā)展比較成熟的，受產(chǎn)品原理影響目前已經(jīng)是過渡性產(chǎn)品。第三代三維掃描儀：面掃描代表系統(tǒng)：拍照式三維掃描儀（綿陽鐵牛科技結(jié)構(gòu)光、光柵式掃描儀，三維攝影測量系統(tǒng)等。通過一組（一面光）光柵的位移，再同時(shí)經(jīng)過傳感器而采集到物體表面的數(shù)據(jù)信息。其工作原理為：光柵發(fā)射器投射一系列光柵條紋到物體表面，經(jīng)過物體表面