三维扫描仪分原理特点应用——铁牛科技

什么是三维扫描仪

定义：快速获取物体的立体彩色信息并将其转化为计算机能直接处理的三维数字模型的仪器。即：快速实现三维信息数字化的一种极为有效的工具。

三维扫描仪的分类：接触式三维扫描仪；非接触式三维扫描仪；

接触式三维扫描仪：

其点优是：1具有较高的准确性和可靠性；

2配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何形状。

其缺点是：1测量费用较高；

2探头易磨损且容易划伤被测物体表面；

3测量速度慢；检测一些内部元件有先天的限制；

4接触探头在测量时，接触探头的力将使探头尖端部分与被测件之间发生局部变形而影响测量值的实际读数；

5由于探头触发机构的惯性及时间延迟而使探头产生超越现象，趋近速度会产生动态误差。

非接触式三维扫描仪：

1非接触式的光电方法对曲面的三维形貌进行快速测量已成为大趋势；

2对物体表面不会有损伤；

3相比接触式的具有速度快，容易操作等特征，三维激光扫描仪可以达到5000－10000点/秒的速度，而照相式三维扫描仪则采用面光，速度更是达到几秒钟百万个测量点，应用与实时扫描，工业检测具有很好的优势。

非接触式三维扫描仪分为：照相式；激光式两种；

1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。

2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。

三维扫描仪的应用：工业设计制鞋行业精密雕刻行业汽车工业玩具行业模具制造行业数码设计行业工艺品行业动漫设计行业动漫设计行业服装设计行业文物保护与古董修复

陶瓷卫浴行业家电产品设计医学与人体美容珠宝饰品设计教育行业等行业

三维扫描仪原理

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。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）。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）。

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。

铁牛拍照式三维扫描仪

拍照式三维扫描仪扫描原理类似于照相机拍摄照片而得名,是为满足工业设计行业应用需求而研发的产品,，它集高速扫描与高精度优势，可按需求自由调整测量范围，从小型零件扫描到车身整体测量均能完美胜任，具备极高的性能价格比。目前已广泛应用于工业设计行业中，真正为客户实现"一机在手，设计无忧"！

拍照式三维扫描仪

拍照式结构光三维扫描仪是一种高速高精度的三维扫描测量设备，采用的是目前国际上最先进的结构光非接触照相测量原理。结构光三维扫描仪的基本原理是：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。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。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。拍照式三维扫描仪可随意搬至工件位置做现场测量,并可调节成任意角度作全方位测量,对大型工件可分块测量,测量数据可实时自动拼合,非常适合各种大小和形状物体(如汽车,摩托车外壳及内饰,家电,雕塑等)的测量。

铁牛结构光便携式照相测量仪的特点

1）扫描速度极快，数秒内可得到100多万点

2）一次得到一个面，测量点分布非常规则。

3）精度高，可达

4）单次测量范围大（激光扫描仪一般只能扫描50mm宽的狭窄范围）

5）便携，可搬到现场进行测量。

6）可对无法放到工作台上的较重、大型工件（如模具、浮雕等）进行测量。

7）大型物体分块测量、自动拼合。

8）大景深（激光扫描仪的扫描深度一般只有100多毫米，而结构光扫描仪的扫描深度可达300~500mm

结构光三维扫描仪的典型应用

可用于包含下列应用的广泛领域：

逆向工程(RE)/快速成型(RP)

1）扫描实物，建立CAD数据；或是扫描模型，建立用于检测部件表面的三维数据。

2）对于不能使用三维CAD数据的部件，建立数据。

3）竞争对手产品与自己产品的确认与比较，创建数据库。

4）使用由RP创建的真实模型，建立和完善产品设计。

5）有限元分析的数据捕捉。

检测(CAT)/CAE

1）生产线质量控制和产品元件的形状检测

例如：金属铸件锻造，加工冲模和浇铸，塑料部件(压塑模，滚塑模，注塑模)，钢板冲压，木制品，复合及泡沫产品。

其他应用

1）文物的录入和电子展示

2）牙齿及畸齿矫正

3）整容及上颌面手术

三维扫描仪从仿样、设计、加工全过程数字化，这一全新的制作方式，传统手工雕刻无法可比.

三维扫描仪按产品可分为：