三维扫描仪简介

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三维扫描仪原理

三维扫描仪原理
三维扫描仪是一种能够获取物体表面几何形状和外表面纹理信息的设备。

它通
过激光或光栅投影原理，利用相机或传感器来捕捉物体表面的数据，然后通过计算机处理，生成三维模型。

三维扫描仪的原理主要包括激光或光栅投影、相机或传感器捕捉、数据处理和三维模型生成等几个方面。

首先，激光或光栅投影是三维扫描仪的核心原理之一。

它利用激光或光栅投影
仪将光束投射到物体表面，形成一系列光斑或光栅。

这些光斑或光栅在物体表面形成规律的图案，通过相机或传感器捕捉下来。

其次，相机或传感器捕捉是三维扫描仪原理中的关键环节。

相机或传感器负责
捕捉物体表面上激光或光栅投影形成的图案。

通过记录这些图案的位置和形状，相机或传感器能够获取物体表面的几何形状和外表面纹理信息。

接下来是数据处理，这是三维扫描仪原理中不可或缺的一部分。

捕捉到的图案
数据需要经过计算机进行处理，去除噪音、补全缺失部分、对数据进行配准等操作，最终得到高质量的三维数据。

最后，三维模型生成是三维扫描仪原理的最终目的。

经过数据处理后，计算机
能够根据捕捉到的图案数据，生成物体的三维模型。

这个模型可以用于工程设计、数字化文物保护、医学影像等领域。

总的来说，三维扫描仪的原理是通过激光或光栅投影形成图案，相机或传感器
捕捉图案数据，经过数据处理生成三维模型。

这种技术在工业设计、数字化文物保护、医学影像等领域有着广泛的应用前景。

希望通过本文的介绍，能够让大家对三维扫描仪的原理有一个更加清晰的认识。

三维激光扫描仪原理

目标反射特性
目标的反射特性，如表面粗糙度、颜色等，可能影响激光的反射和接收，从而导致测量误差。
误差控制与校正
硬件优化
通过对硬件部件的优化和校准，可以降低由硬件引起的误差。
环境稳定性
在扫描过程中保持环境条件的稳定，如温度、湿度等，有助于减少环境因素对测量结果的影响。
数据处理算法
通过开发和应用先进的数据处理算法，可以对扫描数据进行校正，以减小误差并提高测量精度。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03
三维激光扫描仪工作流程
扫描准备
确定扫描目标
01
根据项目需求，确定需要扫描的目标物体或场景，并对其进行
预处理，如清理表面污垢、移除遮挡物等。
设置扫描参数
02
根据目标物体的尺寸、材质和细节要求，设置合适的扫描参数，
如扫描范围、分辨率、点云密度等。
安置标定参照物
03
在扫描区域内安置标定参照物，用于后续的坐标系转换和设备
三维激光扫描仪原理
contents
目录
• 三维激光扫描仪概述 • 三维激光扫描仪系统组成 • 三维激光扫描仪工作流程 • 三维激光扫描仪精度与误差来源 • 三维激光扫描仪发展趋势与挑战
01
三维激光扫描仪概述
定义与特点
定义
三维激光扫描仪是一种通过激光测距技术快速获取物体表面点云数据的测量仪器。
坐标系转换与配准
将点云数据从设备坐标系转换到全局坐标系，并进行多站数据的拼接与配准，以获得完整的三维模型。
数据输出
将处理后的点云数据或三维模型导出为通用的数据格式，如XYZ、OBJ、 STL等，以便于后续的分析和应用。
04

三维激光扫描仪分类及原理

三维激光扫描仪分类及原理三维激光扫描仪是一种可实现对物体进行非接触式三维测量的设备。

它利用激光测距原理，通过发送激光束并接收反射的激光束来测量目标物体的三维点云数据。

根据不同的工作原理和应用领域，可以将三维激光扫描仪分为以下几类。

1.结构光三维激光扫描仪结构光三维激光扫描仪是利用投射一系列具有特定空间编码的结构光条纹，通过测量物体表面上结构光的形变来实现三维测量。

具体工作原理是，通过投射特定编码的结构光，经过物体表面的反射后，利用相机来捕捉结构光图案，再通过图像处理和计算，可以重建出物体表面的三维点云数据。

结构光三维扫描技术具有测量速度快、分辨率高等优点，并广泛应用于工业测量、三维建模、虚拟现实等领域。

2.相位测量三维激光扫描仪相位测量三维激光扫描仪通过测量目标物体表面的激光束相位差，实现精确的三维测量。

具体工作原理是，激光器发射激光束，经过物体表面反射后，激光束的相位发生变化。

通过将激光束分为参考光和测试光，通过调整参考光的相位差，再通过相位差与测试光的相位差之间的比较，可以得到物体表面的相位差，从而获取物体表面的三维点云数据。

相位测量三维激光扫描仪具有测量精度高、测量范围大等优点，并广泛应用于制造业、建筑、文化遗产保护等领域。

3.时间飞行三维激光扫描仪时间飞行三维激光扫描仪是通过测量激光束从发射到接收的时间差来获得物体表面的三维信息。

具体工作原理是，激光器发射激光脉冲，经过物体表面反射后，再被接收器接收。

通过测量从发射到接收的时间差，再结合光的速度，可以计算出物体表面到激光扫描仪的距离，从而获取物体表面的三维点云数据。

时间飞行三维激光扫描仪具有测量范围大、适用于室外环境等特点，并广泛应用于土地测量、地形测量、建筑测量等领域。

4.轮廓扫描三维激光扫描仪轮廓扫描三维激光扫描仪是通过测量激光束在物体表面上的轮廓变化来实现三维测量的一种方式。

具体工作原理是，激光束在物体表面上进行扫描，通过检测激光束与物体表面的交点，从而获得物体表面的轮廓点云数据。

3D扫描仪的原理及应用

3D扫描仪的原理及应用1. 介绍3D扫描仪是一种能够获取物体表面信息并将其转化为三维模型的设备。

它通过激光、摄像头或其他传感器来捕捉物体的几何形状和纹理信息，然后将其转化为数字化的三维数据。

这种技术具有广泛的应用领域，包括工业设计、医疗、文化遗产保护等。

2. 原理3D扫描仪的工作原理主要分为三步：扫描、点云处理和三维重建。

2.1 扫描使用激光、结构光或其他传感器来扫描物体表面。

激光扫描仪利用激光束照射物体表面，并通过相机来记录激光点的位置。

结构光扫描仪则利用投射特殊光源的光斑在物体表面形成特定的纹理图案，并通过相机来记录图案的形变。

传感器等扫描设备会记录物体表面的各种信息。

2.2 点云处理将扫描得到的数据转化为点云。

点云是一种由大量离散点构成的数据结构，每个点都包含了物体表面的坐标信息。

点云处理的目标是去除噪音、滤波和对点云进行精细化处理。

2.3 三维重建将点云数据转化为三维模型。

三维重建的方法有很多种，包括基于体素的方法、基于曲面重建的方法等。

这些方法可以将点云数据转化为平滑的三维表面模型，以供后续应用使用。

3. 应用3D扫描仪具有广泛的应用领域，以下是常见的应用领域。

3.1 工业设计在工业设计中，3D扫描仪可以用来获取现有产品的几何形状和纹理信息，以便进行产品改进、模型重建和快速原型制作等工作。

它可以提高设计师的工作效率，并减少产品开发的时间和成本。

3.2 艺术品复制在艺术品复制领域，3D扫描仪可以用来获取艺术品的几何形状和纹理信息，然后通过三维打印技术来复制艺术品。

这种技术可以用来保存文化遗产，保护珍贵艺术品，并可以使更多的人享受到艺术品的乐趣。

3.3 医疗在医疗领域，3D扫描仪可以用来获取患者的身体部位的几何形状和纹理信息。

这种技术可以用于手术模拟、个性化医疗器械的设计制造以及假肢的制作等方面。

它能够提升医生的诊断和治疗效果，为患者提供更好的医疗体验。

3.4 文化遗产保护3D扫描仪可以用来对文化遗产进行数字化保护。

3D扫描仪

2功能三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的（point cloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程称）。

若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴，亦即所谓的（texture mapping）。

三维扫描仪可模拟为照相机，它们的视线范围都体现圆锥状，信息的搜集皆限定在一定的范围内。

两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪测量的是距离。

由于测得的结果含有深度信息，因此常称之。

由于三维扫描仪的扫描范围有限，因此常需要变换扫描仪与物体的相对位置或将物体放置于电动转盘（turnable table）上，经过多次的扫描以拼凑物体的完整模型。

将多个片面模型集成的技术称做图像配准（image registration）或对齐（alignment），其中涉及多种三维比对（3D-matching）方法。

3发展扫描是获取3D物品可打印设计文件的三种方式之一。

除扫描之外，用户还可以下载其他人创建的文件，或使用软件从头开始设计模型。

商用的3D扫描仪已经出现，但价格高达数千美元。

此外用户也可以自己动手，利用3D成像装置，例如微软Kinect中的摄像头，自制这样的扫描仪。

4市场MakerBot尚未宣布Digitizer的价格。

Digitizer仍是原型产品，不过根据佩蒂斯的说法：“现在，所有人都可以扫描现实物品。

”这意味着Digitizer已接近面向消费者的推出，类似该公司最初的售价1800美元的Replicator3D打印机。

根据MakerBot的新闻稿，Digitizer将采用“传统的激光和摄像头，将实际物品复制成数字格式和文件”。

到目前为止，尚没有其他厂商推出具有竞争力的消费类3D扫描仪。

MakerBot网站并未提供有关Digitizer的任何参数、价格和销售信息。

该网站仅仅提供了一个注册表格，用户可以在其中留下电子邮件地址，以获得未来的最新进展。

结构光三维扫描仪简介

结构光三维扫描仪简介三维扫描仪采⽤⼀种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维⾮接触式测量技术，称为“结构光三维扫描仪”。

采⽤这种测量原理，使得对物体进⾏照相测量成为可能，所谓照相测量，就是类似于照相机对视野内的物体进⾏照相，不同的是照相机摄取的是物体的⼆维图象，⽽研制的测量仪获得的是物体的三维信息。

三维扫描仪简介：三维扫描仪采⽤⾮接触式光学扫描，除覆盖接触式扫描的适⽤范围之外，可以⽤于对柔软、易碎物体的扫描以及难于接触或不允许接触扫描的场合。

⾼速的扫描使得⽤户在很短时间内得到所需的数据，⼤⼤缩短了产品的开发周期，三维扫描仪⼴泛应⽤于逆向⼯程、⼈体测量、质量检测及控制、艺术品制作复原及保护等各种领域。

三维扫描仪基本原理：采⽤⼀种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维⾮接触式测量技术。

所以⼜称之为“三维结构光扫描仪”。

采⽤这种测量技术，使得对物体进⾏照相测量成为可能，所谓照相测量，就是类似于照相机对视野内的物体进⾏照相，不同的是照相机摄取的是物体的⼆维图像，⽽研制的测量仪获得的是物体的三维信息。

与传统的三维扫描仪不同的是，该扫描仪能同时测量⼀个⾯。

测量时光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物体上，成⼀定夹⾓的两个摄像头同步采得相应图象，然后对图象进⾏解码和相位计算，并利⽤匹配技术、三⾓形测量原理，解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。

三维扫描技术能实现⾮接触测量，且具有速度快、精度⾼的优点。

⽽且其测量结果能直接与多种软件接⼝，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应⽤⽇益普及的今天很受欢迎。

在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为⼀种快速的⽴体测量设备，因其测量速度快、精度⾼，⾮接触，使⽤⽅便等优点⽽得到越来越多的应⽤。

三维扫描仪就是空间扫描仪，⽽我们熟悉的像复印机⼀样的扫描仪是平⾯扫描仪，或者叫⼆维扫描仪。

三维扫描仪是对⼀个空间物体的表⾯实⾏扫描，⼀般只识别记录物体表⾯的形状⽽不管其表⾯的颜⾊图案等。

简述3D扫描仪的原理及应用

简述3D扫描仪的原理及应用1. 3D扫描仪的原理3D扫描仪是一种将现实世界中的物体转化为数字模型的设备。

它使用多种不同的原理和技术来实现对物体的快速、精确的三维扫描。

1.1 结构光原理结构光原理是3D扫描仪中最常见的工作原理之一。

它通过将物体表面投影光栅或者条纹图案，并使用相机记录下物体表面的形态变化来获取三维信息。

常见的结构光3D扫描仪包括激光三角法和时间编码光栅（TOF）扫描仪。

1.2 相位测量原理相位测量原理是另一种常见的3D扫描仪原理。

该原理利用相机观察物体上的纹理或标记，并测量出物体表面的相位变化来计算出三维信息。

这种方法适用于需要高精度的测量，例如工业检测和制造领域。

1.3 光斑投影原理光斑投影原理是基于衍射效应的3D扫描仪原理。

它使用空间光调制器（SLM）或者光照片刻蚀技术将光斑投影到物体表面，并通过相机记录下物体表面的光强度变化来实现三维测量。

2. 3D扫描仪的应用2.1 工业制造在工业制造领域，3D扫描仪被广泛应用于零件检测、质量控制和逆向工程。

它可以快速、精确地获取物体的三维数据，并与计算机辅助设计（CAD）软件相结合，实现快速原型制作和零件重建。

2.2 文物保护与数字化3D扫描仪在文物保护与数字化领域也扮演着重要的角色。

通过对文物进行扫描和建模，可以实现文物的数字档案保存、修复、复制和展示。

这对于文物的保护、传承和学术研究具有重要意义。

2.3 医学领域在医学领域，3D扫描仪广泛应用于口腔正畸、整形外科和人体解剖学等方面。

通过扫描患者的体表或者器官，可以制作出精确的三维模型，为医生的诊断和手术提供重要参考依据。

2.4 艺术与创意3D扫描技术在艺术与创意领域也发挥着重要作用。

艺术家可以利用3D扫描仪捕捉真实世界中的物体，并将其转化为数字模型进行艺术创作。

这为艺术创作者带来了更多的创作可能性和灵感。

3. 总结3D扫描仪以其快速、精确的三维扫描技术，在多个领域得到了广泛应用。

它的原理主要包括结构光、相位测量和光斑投影等。

3d扫描仪

三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。

搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。

这些模型具有相当广泛的用途，举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。

三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。

但并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。

目录1定义2三维扫描仪分类与功能三维扫描仪功能拍照式三维扫描仪3测量方法分类1定义三维扫描仪(3D scanner) 是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。

搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。

三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。

但并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。

例如光学技术不易处理闪亮（高反照率）、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

2三维扫描仪分类与功能大体分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪。

其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪（也称拍照式三维描仪）和激光扫描仪。

而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等，激光扫描仪又有点激光、线激光、面激光的区别。

三维扫描仪功能三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云（point cloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程称做三维重建）。

三维扫描仪原理

三维扫描仪原理
三维扫描仪是一种可以通过激光或光学投影原理，对物体进行非接触式扫描并生成三维模型的设备。

其原理主要包括以下几个步骤：
1. 光源：扫描仪通过内置光源产生激光或光栅投影，用于照射到目标物体表面。

2. 投影：激光或光栅经过扫描仪的光学装置聚焦，并以特定的角度投射到目标物体上。

3. 反射：光线照射到物体表面后，会产生反射光线。

这些反射光线会被扫描仪的探测设备接收并进行记录。

4. 探测：接收到的反射光线经过探测设备的接收器转化为电信号，然后通过微处理器进行信号处理和分析。

5. 三维重建：通过对接收到的反射光线进行测量，可以获取到目标物体表面的距离信息。

利用该信息，扫描仪可以对目标物体进行三维重建，并生成对应的三维模型。

6. 数据处理：生成的三维模型可以通过计算机进行后续的数据处理，进行点云配准、重建算法优化和数据滤波等操作，以获得更精确的三维模型数据。

总结起来，三维扫描仪通过照射物体表面，接收反射光线并测量其距离，最终生成相应的三维模型。

其原理基于光学投影和
反射光线的探测，结合计算机进行数据处理和重建。

这种非接触式的扫描方式，在工业设计、文物保护、医药领域等都有广泛的应用。

三维激光扫描仪的使用教程及效果展示

三维激光扫描仪的使用教程及效果展示现如今，随着科技的不断进步与发展，我们生活的方方面面都得益于现代科技的蓬勃发展。

其中，三维激光扫描仪作为一种先进的测量工具，正在被广泛应用于各行业中。

本文将为您详细介绍三维激光扫描仪的使用教程，并通过实际案例展示其出色的效果。

一、三维激光扫描仪简介三维激光扫描仪是一种使用激光测距原理进行三维信息采集与处理的仪器。

它通过发射激光束来扫描物体表面，通过接收激光反射回来的信号来测量物体的位置与形状，从而实现对物体的全方位测量与重建。

相比传统的测量工具，三维激光扫描仪具有测量速度快、精度高、操作简便等优势，被广泛应用于建筑、工程、制造、文化遗产保护等领域。

二、三维激光扫描仪的使用教程1. 准备工作在使用三维激光扫描仪之前，首先需要进行一些准备工作。

确保仪器处于正常工作状态，检查扫描仪的设备连接，确保电源充足，以便正常进行扫描操作。

另外，还需选择合适的扫描场景与扫描模式，根据实际需求确定扫描范围与精度。

2. 扫描操作开始扫描之前，我们需要将三维激光扫描仪放置在固定位置，并确保其稳定。

接着，在扫描软件中设置扫描参数，例如分辨率、角度等。

然后，根据扫描仪的指示，将激光束对准目标物体进行扫描。

在扫描过程中，需保持稳定的手持，保持扫描过程的连贯性和准确性。

3. 数据处理与重建一旦扫描完成，我们可以将扫描的数据导入到计算机中进行进一步处理与重建。

主要的数据处理步骤包括点云配准、深度图像处理、三维模型生成等。

通过配准技术，可以将多次扫描的数据进行对齐，形成一个完整的三维模型。

根据实际需求，可以对三维模型进行编辑、修复、优化等操作，以得到更加精确的模型。

三、三维激光扫描仪的效果展示随着三维激光扫描仪的普及与应用，其出色的效果也逐渐展现出来。

下面将通过几个实际案例展示三维激光扫描仪的应用效果。

1. 建筑测量与设计三维激光扫描仪可以快速准确地获取建筑物的外部结构与内部空间信息，方便进行建筑测量与设计。

三维激光扫描仪工作原理

束。
激光发射器通常采用固体激光器或气体激光器，发出的激光束具有高精度、高稳定性和高方向性。
激光发射器还具有调节激光束参数的功能，如功率、波长和光束质量等，以满足不同扫描需求。
反射镜和扫描器
反射镜和扫描器是实现激光束二维扫描的关键部件。
反射镜通过快速旋转或摆动，使激光束在水平面内进行连续扫描，形成二维的扫描平面。
从点云数据中提取特征
边缘检测
提取点云数据中的边缘信息，用于识别物体的轮廓和表面细节。
表面重建
根据点云数据构建物体的表面模型，还原物体的三维形态。
特征提取
从点云数据中提取出物体的几何特征和拓扑结构，用于后续的分析和处理。
三维模型的建立与优化
三维建模
根据点云数据和提取的特征，建立物体的三维模型。
数据转换与建模
将预处理后的点云数据转换为三维模型或场景，可以通过不同的软件和算法实现，如表面重建、三维建模等。
04
三维激光扫描数据解析
点云数据的预处理
01
02
03Βιβλιοθήκη 去噪去除点云数据中的噪声点，提高数据质量。
滤波
对点云数据进行平滑处理，减少数据中的突变和跳变。
配准
将多个点云数据进行对齐和拼接，以获得更完整的三维模型。
模型优化
对三维模型进行优化处理，如简化模型、优化模型结构等，以提高模型的精度和可靠性。
模型应用
将三维模型应用于不同的领域，如建筑、考古、文化遗产保护等，为相关领域提供数字化和可视化的技术支持。
05
三维激光扫描技术的优势与局限性
优势分析
高精度测量
快速数据获取
三维激光扫描技术能够实现高精度的测量，其测量精度可达到毫米级别，能够满足各种高精度测量的需求。

三维扫描仪工作原理

三维扫描仪工作原理概述三维扫描仪是一种用于获取真实物体的三维几何信息的设备，其工作原理是使用激光或光学投影原理与高精度测量技术相结合，通过对物体的表面进行扫描和测量，获取物体的三维坐标数据。

本文将介绍三维扫描仪的工作原理及其主要组成部分。

工作原理三维扫描仪主要有两种工作原理：光学投影和激光测距。

光学投影光学投影原理是通过投影仪将光斑投射到物体表面上，然后使用相机对光斑进行观测和测量。

这种方式需要在物体表面粘贴标记点，以便相机能够识别和跟踪。

当光斑从投影仪上发射并照射到物体上时，相机会记录下光斑的坐标，并通过计算光斑的位置和角度来确定物体表面的轮廓。

通过对不同角度下的光斑进行观测和测量，可以获取物体表面的三维坐标数据，从而得到物体的三维模型。

激光测距激光测距原理是利用激光束在物体表面上的反射和接收来测量物体的三维形状。

三维扫描仪将激光束发射到物体表面上，并使用光电元件接收激光的反射信号。

根据激光的发射和接收时间以及激光的速度，可以计算出激光束和物体表面的距离。

通过对不同角度下的激光测距进行观测和测量，可以获取物体表面的三维坐标数据。

主要组成部分三维扫描仪主要由以下几个组成部分组成：激光器激光器是三维扫描仪的核心部件之一，它产生高能量、相干和直线性的激光束。

常用的激光器有二极管激光器和气体激光器。

二极管激光器具有小体积、低功率消耗和长寿命的特点，适合用于便携式和低成本的三维扫描仪；气体激光器具有高能量、高光斑质量和长距离照射能力，适合用于高精度和远距离扫描。

接收器接收器用于接收激光的反射信号，并将信号转换为电信号进行处理和分析。

常用的接收器包括光电二极管和CCD/CMOS相机。

光电二极管具有快速响应、低噪声和较大的动态范围的优点，适合用于高速扫描和大范围测量；CCD/CMOS相机具有高分辨率和丰富的图像信息，适合用于高精度和高质量的三维重建。

三角测距原理三角测距原理是基于光学三角测量原理和三角函数的计算，通过测量激光束和相机之间的角度和距离来计算物体表面的三维坐标。

三维扫描仪的种类

知识要点
第三种三维扫描仪：面扫描代表系统：代表系统有：拍照式三
维扫描仪，三维摄影测量系统等。通过一组（一面光）光栅的位移，再同时经过传感器而采集到物体表面的用途
1：三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云（point cloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建更精确的模型（这个过程称做三维重建）。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴材质贴图，亦即所谓的材质印射（texture mapping）。
2：三维扫描仪可模拟为照相机，它们的视线范围都体现圆锥状，信息的搜集皆限定在一定的范围内。两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪测量的是距离。
课后练习
谢谢
三维扫描的历史与发展
学习目标
1、了解三维扫描及三维扫描仪定义 2、掌握三维扫描仪的种类及发展
知识要点
一、三维扫描简介
三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描技术具有速度快、精度高的优点。其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。
扫描仪是19世纪80年代中期才出现的光机电一体化产品，它由扫描头、控制电路和机械部件组成。采取逐行扫描，得到的数字信号以点阵的形式保存，再使用文件编辑软件将它编辑成标准格式的文本储存在磁盘上。从诞生至今，扫描仪的品种多种多样，并在不断地发展着。
知识要点
第一种三维扫描仪：点测量代表系统有：三坐标测量仪；点激光测量仪；关节臂扫描仪。通过每一次的测量点反映物体表面特征，优点是精度高，但速度慢，如果要做逆向工程，只能在测量高精密形位公差要求的物体上有优势。适合做物体表面形位公差检测用。

三维扫描技术简介5-16

三维扫描仪，也称为三维立体扫描仪，3D扫描仪，是融合光、机、电和计算机技术于一体的高新科技产品，主要用于获取物体外表面的三维坐标及物体的三维数字化模型。

该设备不但可用于产品的逆向工程、快速原型制造、三维检测（机器视觉测量）等领域，而且随着三维扫描技术的不断深入发展，诸如三维影视动画、数字化展览馆、服装量身定制、计算机虚拟现实仿真与可视化等越来越多的行业也开始应用三维扫描仪这一便捷的手段来创建实物的数字化模型。

通过三维扫描仪非接触扫描实物模型，得到实物表面精确的三维点云（Point Cloud）数据，最终生成实物的数字模型，不仅速度快，而且精度高，几乎可以完美的复制现实世界中的任何物体，以数字化的形式逼真的重现现实世界。

一、三维扫描技术简介三维扫描技术（三维数字化技术）与传统的平面扫描和摄像技术不同，三维扫描的扫描对象不再是图纸、照片等平面图案，而是立体的实物。

获得的不是物体某一个侧面的图像，而是其全方位的三维信息。

其输出也不是平面图像，而是包含物体表面各采样点的三维空间坐标和色彩信息的三维数字彩色模型。

根据三维扫描仪的性质、扫描参数和被测物体大小的不同，通过非接触式三维扫描仪扫描后得到的测量数据由几百点到几百万点不等，这些大量的三维数据点称为点云（Point Cloud），每一个三维数据点不仅包含该点的三维坐标信息，还包含色彩信息。

从三维数据点的采集方式上来看，三维扫描技术可分为接触式扫描和非接触式扫描两种。

接触式三维扫描一般通过三坐标测量机的测头对实物模型进行直接接触得到被接触点的三维坐标，该方式测量精度较高，但是效率很低，并且难以测量曲面特征的流线型设计的零部件，因此在现代产品设计，产品反求工程领域基本不采用这种方式。

利用光学原理非接触式扫描测量物体的方式兴起于90年代的欧美。

早期的三维扫描设备多基于激光光源的三角法，根据光源的不同又可以分为点光源和线光源两种不同的方式。

随着技术的不断进步，三维扫描又出现了以白光光源为基础的结构光三维扫描技术，该技术凭借扫描精度高，速度快，扫描范围大等显著优势，逐渐成为工业扫描测量领域的主导。

3D建模扫描仪的功能

3D建模扫描仪的功能三维建模扫描仪是一种专门用于获取物体表面三维几何信息的设备。

它通过扫描物体的表面，产生大量点云数据，并根据这些数据生成相应的三维模型。

三维建模扫描仪因其高精度、快速扫描、广泛应用等优点，被广泛应用于工业设计、制造、文化遗产保护、医疗美容、考古学等领域。

下面将详细介绍三维建模扫描仪的主要功能。

1.高精度扫描功能：三维建模扫描仪通常配备高分辨率的相机和激光传感器，能够捕捉物体表面的微小细节，实现毫米级别的高精度扫描。

通过扫描仪获取的点云数据可以准确反映物体的几何形状，保证模型的精准度和准确性。

2.快速扫描功能：三维建模扫描仪采用先进的扫描技术，能够快速获取物体的表面信息，实现高效的三维建模。

相比传统的手工建模或测量方法，三维建模扫描仪具有明显的时间优势，可以大大节省建模时间。

4.多功能应用功能：三维建模扫描仪广泛应用于工业设计、制造、文化遗产保护、医疗美容、考古学等领域。

在工业设计和制造领域，三维建模扫描仪可以帮助设计师获取产品的三维几何信息，进行反应建模和产品测试；在文化遗产保护和考古学领域，三维建模扫描仪可以记录文物和遗址的信息，保存历史文化遗产；在医疗美容领域，三维建模扫描仪可以帮助医生精准测量患者面部数据，进行个性化治疗方案。

5.高度可靠的性能：现代三维建模扫描仪采用先进的传感技术和材料，具有良好的稳定性和可靠性，能够在各种环境条件下工作。

扫描仪通常配备高质量的镜头和传感器，抗干扰性强，保证扫描过程中数据的准确性和一致性。

总之，三维建模扫描仪是一种功能强大的设备，具有高精度扫描、快速扫描、自动化建模、多功能应用、可靠性和易用性等特点。

它在工业设计、制造、文化遗产保护、医疗美容、考古学等领域发挥着重要作用，为用户提供了高效的三维建模解决方案。

随着科技的不断发展和进步，三维建模扫描仪的功能和性能也将不断提升，满足用户对高品质三维模型的需求。

光栅三维扫描仪原理

光栅三维扫描仪原理1. 光栅三维扫描仪简介光栅三维扫描仪是一种用于快速获取物体表面精准三维坐标数据的测量设备。

它采用光栅投影技术，通过投影光栅模式在被测物体表面上产生特定的光斑图案，并通过相机记录图案的变形信息，最终推算出被测物体每个点的三维坐标。

2. 光栅三维扫描仪工作原理（1）投影光栅模式光栅三维扫描仪将白光通过特殊的投影镜头，产生纵向和横向间隔相等的条纹或点型光栅束射向被测物体表面，形成特定的光斑图案。

这个过程中，由于被测物体表面的形状和距离的不同，光斑图案会发生不同程度的倾斜和变形，形成新的光斑分布。

（2）反射光栅信息被测物体表面上的光栅图案经过反射，形成相应的光斑反射图案，这些图案经过感光器件（如线阵CCD相机）采集，并输出给计算机。

（3）三维成像模型计算机对接收到的反射光栅信息进行处理，通过三角剖分或曲线拟合等算法，推算出物体每个点的三维坐标信息。

最终形成真实的三维成像模型，可用于数据分析、CAD建模、制造和反馈控制等方面。

3. 光栅三维扫描仪的特点和应用（1）高精度、高速度由于采用了激光光栅技术，光栅三维扫描仪能够在很短的时间内获取到高精度的三维坐标数据，比传统的测量方法更快捷、更准确。

（2）可测量各种形状物体光栅三维扫描仪能够获取到被测物体表面上各种形状、大小的特征点，不受物体的材质、颜色和亮度等影响，能够用于测量几乎所有的实物。

（3）广泛应用光栅三维扫描仪适用于数控加工、质检、逆向工程、医学、文物保护、冶金、航空等多个行业和领域。

它不仅可用于制造业中的工件质量检查和反馈控制，还可用于文物、古建筑、珍稀动物等文化遗产的保护与修复工作。

4. 光栅三维扫描仪存在的问题（1）收集背景干扰在测量过程中，光栅三维扫描仪可能会受到周围环境光线的干扰，会导致背景噪声的出现，从而降低测量精度。

（2）局限性较大光栅三维扫描仪在测量过程中，需要保证被测物体表面上至少有一个可视的平面，且被测物体表面不能存在透视问题（如镜面反射、折返细缝等）。

三维扫描仪的应用

三维扫描仪的应用三维扫描仪三维扫描仪（3D scanner）是一种科学仪器，用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状（几何构造）与外观数据（如颜色、表面反照率等性质）。

搜集到的数据常被用来进行三维重建计算，在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。

三维扫描仪的制作并非仰赖单一技术，各种不同的重建技术都有其优缺点，成本与售价也有高低之分。

目前并无一体通用之重建技术，仪器与方法往往受限于物体的表面特性。

例如光学技术不易处理闪亮（高反照率）、镜面或半透明的表面，而激光技术不适用于脆弱或易变质的表面。

三维扫描仪的应用三维扫描技术是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。

近年来，三维扫描技术在制造业中应用越来越广泛，高速三维扫描及数字化系统在逆向工程中发挥着越来越重要的作用，并在汽车、家电等行业得到成功应用。

近年来，市场对产品设计的要求发生了巨大的变化，多品种、小批量代替了少品种、大批量的生产模式。

逆向工程在对已有产品进行数据丈量拟合、分析、改进设计，比传统产品的开发过程要快很多，由于三维扫描具备逆向工程的特点，因此极大地满足了市场对新产品的需求。

三维扫描技术可实现非接触测量，以三维扫描技术为原理的设备主要以三次元测量系统为主，与传统测量手段相比，具有速度快、精度高等优点。

目前，三维扫描技术主要应用于以下几个方面：①逆向工程。

②扫描实物，建立CAD数据。

③对于不能使用三维CAD数据的部件，建立数据。

④检测。

⑤生产线质量控制和产品元件的形状检测。

等等。

3维扫描仪原理

3维扫描仪原理
三维扫描仪是一种通过激光或者光斑扫描技术获得物体表面三维结构信息的设备。

其工作原理主要涉及以下几个方面：
1. 光源发出激光或者光斑：扫描仪通常会使用激光器或者光斑作为光源。

这些光源会产生一束光线，用于照射在待扫描的物体表面。

2. 光线照射到物体表面并被反射：照射在物体表面的光线会被物体表面反射。

光线的反射与物体表面的形状和特征有关。

3. 接收光信号：扫描仪会安装一组光电传感器或者像素阵列来接收从物体表面反射回来的光信号。

传感器或像素阵列负责将接收到的光信号转化为电信号。

4. 计算物体表面的三维坐标：通过记录光信号的时间、位置和强度等参数，扫描仪能够计算出物体表面的三维坐标。

这些坐标信息可以构建出物体的三维模型。

5. 数据处理和重建：计算得到物体表面的三维坐标之后，需要通过数据处理和重建技术对原始数据进行处理和分析，以生成高精度的三维模型。

这涉及到点云配准、去噪处理、曲面重建等算法。

6. 数据可视化和应用：最后，通过三维可视化技术将生成的三维模型呈现出来，以便用户进行观察、分析和应用。

这些模型可以应用于工业设计、文物保护、医学影像等领域。

总体来说，三维扫描仪通过照射物体表面并接收反射的光信号，通过计算和处理这些信号，得到物体表面的三维坐标信息，进而生成高精度的三维模型。

三维光学扫描仪

三维光学扫描仪选购1.三维光学扫描仪概述三维光学扫描仪按照其原理分为2类，一种是“照相式”，一种是“激光式”，两者都是非接触式，也就是说，在扫描的时候，这两种设备均不需要与被测物体接触。

“激光式”扫描仪属于较早的产品，由扫描仪发出一束激光光带，光带照射到被测物体上并在被测物体上移动时，就可以采集出物体的实际形状。

“激光式”扫描仪一般要配备关节臂，大致外形如下：“照相式”扫描仪是针对工业产品涉及领域的新一代扫描仪，与传统的激光扫描仪和三座标测量系统比较，其测量速度提高了数十倍。

由于有效的控制了整合误差，整体测量精度也大大提高。

其采用可见光将特定的光栅条纹投影到测量工作表面，借助两个高分辨率CCD数码相机对光栅干涉条纹进行拍照，利用光学拍照定位技术和光栅测量原理，可在极短时间内获得复杂工作表面的完整点云。

其独特的流动式设计和不同视角点云的自动拼合技术使扫描不需要借助于机床的驱动，扫描范围可达12M，而扫描大型工件则变得高效、轻松和容易。

其高质量的完美扫描点云可用于汽车制造业中的产品开发、逆向工程、快速成型、质量控制，甚至可实现直接加工。

大致外形如下（镜头）：2.三维扫描的工作流程（1）第一步：对物体进行扫描。

（2）第二步：生成点云，由扫描设备自带的软件进行整合。

（3）第三步：提取特征，采用逆向工程软件（如Imageware）对点云进行处理。

（4）第四步：三维造型，利用逆向工程软件或CAD软件（如Catia，ProE，UG 等）进行造型。

（5）第五步：对比评估，利用各种三维工程软件（如Surfacer等），检查造型的误差，并进行必要的修改。

3.主流三维光学扫描仪介绍3.1.“激光式”光学扫描仪3.1.1.INFINITE系列柔性测量系统美国CimCore (星科)公司全新推出的INFINITE系列柔性测量系统，使得柔性测量的再次上升到一个新的高度，能够完成各种测量、检测任务以及逆向工程系统应用。

该系统具备以下先进的技术特点：- 获得专利的主轴无限转动技术- 无线通讯增加了INFINITE的便携性- INFINITE整合了数字相机，以便于记录零件设置- 集成式锂电池，能够在交流电源不具备的情况下完成完成现场测量任务- 新一代ZERO-G平衡杆系统：可平衡测量臂的大部分自重，可实现单手操作- 碳石墨纤维材料臂身：不仅强度高，其温度稳定性是铝的25倍，使得系统对环境要求极低。