干貨！3D掃描儀原理解析
魔猴君 知識堂 2036天前
3D打印技術(shù)作為推進(jìn)工業(yè)化和信息化“兩化”融合的助力器，已成為現(xiàn)今社會產(chǎn)業(yè)升級以及自主創(chuàng)新的推動力。經(jīng)過長期的摸索與發(fā)展，3D打印技術(shù)在技術(shù)成熟度、完善度、易用性、經(jīng)濟(jì)性等方面都取得巨大進(jìn)展，其相關(guān)產(chǎn)品更是愈來愈深入大眾的工作和生活中。
魔猴德國蔡司3D掃描儀
而作為3D打印技術(shù)的硬件產(chǎn)品之一的3D掃描儀的發(fā)展勢頭亦是不可估量。由于3D掃描是一門集光、機(jī)、電和計算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，加上其非接觸測量的特點(diǎn)，使之能對物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩等進(jìn)行立體掃描。這同時也使得作為其立體測量設(shè)備的3D掃描儀亦成為研究界的“寵兒”。
下面魔猴網(wǎng)將給大家科普一下3D掃描的基本原理：
3D掃描通過對物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號，為實(shí)物數(shù)字化提供了方便快捷的手段。3D掃描的原理可以類比照相機(jī)拍照的原理，兩者不同之處在于相機(jī)所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀抓取的是位置信息。照相機(jī)的圖片由很多像素點(diǎn)構(gòu)成，掃描儀的點(diǎn)云由很多坐標(biāo)點(diǎn)組成。
3D掃描儀如何工作？
說到3D掃描儀，許多人的第一印象可能會覺得它是臺加強(qiáng)版的相機(jī)，不過其實(shí)它的主業(yè)是制作3D渲染圖。掃描儀會搜集它視野內(nèi)的物體信息，不過跟相機(jī)有所不同，它記錄下的是物體各部分的位置信息，而不是其色彩和外觀。
3D掃描儀是如何記錄下這些位置信息？
它主要是靠計算掃描儀和物體表面點(diǎn)陣的距離得來的。一般來說，3D掃描儀可以分為兩類：接觸式和非接觸式。接觸式掃描儀，顧名思義，需要與被掃描物體直接接觸。相反，非接觸式掃描儀則不需要直接接觸，它依靠激光或輻射（如X光或超聲波）來搜集被掃描物體的信息。
3D掃描儀如何使用？
想要得到一張完整的3D渲染圖，就需要掃描儀從不同角度采集多組信息，然后再將這些信息綜合起來。不過隨著技術(shù)的成熟，這一看似復(fù)雜的過程所耗費(fèi)的時間正在不斷縮短。
目前，多數(shù)的商用3D掃描儀都是非接觸式的。工作時，會將激光（點(diǎn)、線或者陣列式）投射到物體表面，隨后掃描儀就能根據(jù)物體反射光判斷物體的位置信息。
此外，掃描儀上還裝配了一個傳感器，用來搜集物體的形狀信息（基于反射光的角度得出）。
顯而易見，3D掃描的過程中會產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)量，這些數(shù)據(jù)需要一個強(qiáng)大的軟件來處理下才能轉(zhuǎn)化為模型。而且如果有問題，還需要用軟件修復(fù)下。
以上說了3D掃描儀的原理以及使用情況，下面魔猴為大家詳細(xì)說下3D掃描的應(yīng)用場景：
3D掃描儀是集光、機(jī)、電和計算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，是對物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)。它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能直接處理的數(shù)據(jù)，與3D打印機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以將數(shù)據(jù)真實(shí)化，為科學(xué)研究、數(shù)據(jù)分析，以及我們的生活帶來便利。
1、逆向工程
通過三維掃描，獲得物體的空間外形和結(jié)構(gòu)，得到產(chǎn)品的數(shù)據(jù)后，用專業(yè)的逆向工程軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，修正誤差得到物體的精確尺寸，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行產(chǎn)品的三維建模。
2、精工零件
工廠制作出樣件或者產(chǎn)品之后，客戶需要知道樣件和產(chǎn)品的尺寸精度是否符合要求，通過3D掃描，可以精確標(biāo)定產(chǎn)品的尺寸，據(jù)此來判斷產(chǎn)品的尺寸誤差是否符合要求。
3、藝術(shù)雕塑
雕塑家手工制作出泥塑，諾研科技3D掃描泥塑，得到3D模型數(shù)據(jù)。然后3D打印出雕塑的小樣，雕塑家根據(jù)小樣，在3D模型上做迭代修改，直到滿意為止，極大提高效率。
4、文物保護(hù)
文物修復(fù)，通過掃描殘缺的文物，逆向建模出缺損的部分，3D打印缺損部分，修復(fù)文物。文物保護(hù)，3D掃描建模文物的數(shù)字模型，保存在數(shù)字圖書館中，可以永世保存。
5、零件檢測和對比
通過對比3D掃描得到的數(shù)據(jù)與原始設(shè)計數(shù)據(jù)，從而得到產(chǎn)品的精度檢測結(jié)果，特別對于曲面和復(fù)雜結(jié)構(gòu)有很好效果
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