三维扫描仪.doc

三维扫描仪
目录
三维扫描仪原理
三维扫描仪分类
三维扫描仪功能
1. 拍照式三维扫描仪
结构光便携式照相测量仪的特点
三维扫描仪原理
三维扫描仪分类
三维扫描仪功能
1. 拍照式三维扫描仪
结构光便携式照相测量仪的特点
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　　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。
三维扫描仪原理
　　智泰三维扫描仪采用的是光栅扫描，以非接触三维扫描方式工作，全自动拼接，具有高效率、高精度、高寿命、高解析度等优点，特别适用于复杂自由曲面逆向建模， 主要应用于产品研发设计（RD，比如快速成型、三维数字化、三维设计、三维立体扫描等）、逆向工程（RE，如逆向扫描、逆向设计）及三维检测（CAV），是产品开发、品质检测的必备工具。三维扫描仪在部分地区又称为激光抄数机或者3D抄数机。

三维扫描仪
三维扫描仪分类
　　大体分为接触式三维扫描义 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）。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。
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。
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0.03mm

照相式三维扫描仪
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：
　　第一代三维扫描仪：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（精度不高）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，只能在测量较规则物体上有优势。
　　定义：适合做物体表面误差检测用。
　　第二代三维扫描仪：线测量
　　代表系统有：三维台式激光扫描仪，三维手持式激光扫描仪，关节臂+激光扫描头。通过一段（一般为几公分，激光线过长会发散）有效的激光线照射物体表面，再通过传感器得到物体表面数据信息。
　　定义：适合扫描中小件物体，扫描景深小（一般只有5公分），精度较低，此代系统是发展比较成熟的,受产品原理影响目前已经是过渡性产品。
　　第三代三维扫描仪：面扫描代表系统：拍照式三维扫描仪(深圳市精易迅科技有限公司的 结构光、光栅式抄数机），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数据信息。
　　其工作原理为：

光栅发射器投射一系列光栅条纹到物体表面，经过物体表面调制发生变形，CCD从另外一侧观察变形条纹，得到物体的三维面形数据。基于标记点拼接或者特征拼接，可以得到物体360度各个方位的数据。
　　定义：适合大中小物体的扫描，精度较高，扫描速度极快（单面可扫描400×300mm 面积，时间≤5秒），测量景深很大，一般为300-500mm，甚至更大。