Resolution makes a difference

三维扫描开启机遇的世界。想象一下,如果能够捕捉物质世界中的任何物体,并且在几分钟内便能得到它的数字化实体模型。

无需凭借想象。每天,企业都在使用三维扫描仪和软件:

  • 创建真实零部件的工程 CAD 模型进行逆向工程操作,以捕获丢失的设计、更新现有产品并制造新产品。
  • 通过将制造的零部件与 CAD 设计进行比较来验证产品质量。
  • 生产用于医疗保健、牙科和时尚行业的大规模定制产品。
  • 扫描整个建筑,以创建精确的 3D 模型,
  • 等等。

现在,对于大多数公司而言,三维扫描仪和随附软件触手可及。扫描仪的速度更快、价格更低且精度更高。三维扫描处理软件更加自动化,可提供更好的结果,并且工作速度超乎以往。

三维扫描仪是什么?

有许多种不同的设备被称为三维扫描仪。使用激光、白光或 X 射线测量物理世界并产生密集点云或多边形网格的设备都可以视为三维扫描仪。这些设备有很多名称,包括 3D 数字化仪、激光扫描仪、白光扫描仪、工业 CT、激光雷达等。所有这些设备的共同之处在于,它们能够通过数十万次或数百万次的测量来采集物理对象的几何形状。

为什么您需要三维扫描软件?

由于扫描仪会收集大量的数据,所以需要专用的逆向工程软件(如 Geomagic® Design X™Geomagic for SOLIDWORKS®Geomagic Wrap®)将输出处理为其他软件可以用内容。根据扫描数据的用途,逆向工程软件可以对数据进行多种不同的处理。三维扫描最常见的应用是逆向工程、检测以及数字归档或 3D 打印。包括 Geomagic 逆向工程软件和 Geomagic Control X™ 检测和计量软件在内的专用软件是释放三维扫描仪全部潜能最快、最简单的方法。

三维扫描仪如何工作?

基于不同的成像原理,有许多不同的三维扫描方法。部分技术非常适合近距离扫描,而其他技术则更适合大空间扫描。

近距离三维扫描仪

焦距小于一米的三维扫描仪包括激光三角形和结构光三维扫描仪。

3DSystems-Scanners--Laser-Triangulation

激光三维扫描仪

激光三维扫描仪使用激光线或单一激光点扫描整个对象。传感器拾取从物体反射回来的激光,然后系统利用三角测量法计算出物体到扫描仪的距离。

激光源与传感器之间的距离以及激光器和传感器之间的角度都十分精确。由于激光会从扫描的物体反射回来,所以系统可以辨别激光以何种角度返回到传感器,并由此辨别激光源距物体表面的距离。

3DSystems-Scanner-Structured-Light

结构光(白光或蓝光)三维扫描仪

结构光扫描仪也使用三角测量法,但这些系统不会观察激光,而是将一系列的线性阵列投影至对象上。然后,通过检查阵列中每条线的边缘,这些系统可以计算出扫描仪距物体表面的距离。本质上,摄像头看到的并不是激光线,而是投影阵列的边缘,并以类似的方式计算出距离。

近距离三维扫描仪

优点

缺点

激光三角形

  • 多种款式可供选择:面扫描仪、手持扫描仪、便携式关节臂扫描仪
  • 通常更加便携
  • 所需的零件准备更少
  • 对环境光不那么敏感
  • 准确度通常更低
  • 分辨率通常较低
  • 噪点更多

结构光

  • 准确度通常更高
  • 分辨率通常更高
  • 噪点更少
  • 仅限于面扫描仪类型
  • 通常尺寸不那么小/便携
  • 对曲面准备更为敏感(需要准备操作)
  • 可能需要特定的照明

大空间三维扫描仪

焦距为一米及以上的三维扫描仪包括激光脉冲和激光相移三维扫描仪。

时差测距扫描仪图像

激光脉冲三维扫描仪

激光脉冲扫描仪(也称之为时差测距扫描仪)以十分简单的概念为基础:众所周知光速是非常精确的,所以如果我们知道激光到达一个物体并反射回传感器需要多长时间,我们就能知道这个物体有多远。这些系统使用精确到皮秒的电路来测量数百万个激光脉冲返回到传感器以及计算距离所需的时间。通过旋转激光器和传感器(通常是借助镜子),扫描仪便能 360° 扫描自身周围。

激光相移 3D 扫描仪的 3D 扫描功能

激光相移三维扫描仪

激光相移扫描仪是另一种时差测距三维扫描仪技术,从概念来讲,其工作原理与基于脉冲的系统类似。除了对激光进行脉冲外,这些扫描仪还可以调节激光束的功率,扫描仪还会比较发出再返回到传感器的激光的相位。相移测量更为精确。

大空间三维扫描仪

优点

缺点

基于激光脉冲

中长距离(2 - 1,000 米)

  • 准确度更低
  • 数据采集速度较慢
  • 噪点更多

激光相移

  • 准确度更高
  • 数据采集速度较快
  • 噪点更少

仅限中等距离