三维扫描仪的工作原理

三维扫描仪的工作原理

随着信息和通信技术的发展，人们在生活和工作中接触到越来越多的图形图像。获取图像的方法包括使用各种摄像机、照相机、扫描仪等，利用这些手段通常只能得到物体的平面图像，即物体的二维信息。在许多领域，如机器视觉、面形检测、实物仿形、自动加工、产品质量控制、生物医学等，物体的三维信息是必不可少的。因此，如何如何迅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。三维扫描仪正是实现三维信息数字化的一种极为有效的工具。

常用的三维扫描仪根据传感方式的不同，分为接触式和非接触式两种。 接触式的采用探测头直接接触物体表面，通过探测头反馈回来的光电信号转换为数字面形信息，从而实现对物体面形的扫描和测量，主要以三坐标测量机为代表。

接触式测量具有较高的准确性和可靠性；配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面，圆，圆柱，圆锥，圆球等。其缺点是：测量费用较高；探头易磨损。测量速度慢；检测一些内部元件有先天的限制，故欲求得物体真实外形则需要对探头半径进行补偿，因此可能会导致修正误差的问题；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；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。

随着计算机机器视觉这一新兴学科的兴起和发展，用非接触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。这种非接触式测量不仅避免了接触测量中需要对测头半径加以补偿所带来的麻烦，而且可以实现对各类表面进行高速三维扫描。

目前，非接触式三维扫描仪很多，根据传感方法不同，常用的有基于激光扫描测量、结构光扫描测量和工业CT等的，分别代表市面上主流的三维激光扫描仪，照相式三维扫描仪，和CT断层扫描仪等。

采用非接触式三维扫描仪因其接触性，对物体表面不会有损伤，同时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。

三维扫描仪的应用对比

1、三维扫描仪的选购技巧

逆向工程不仅仅是对现实世界的模仿，更是对现实世界的改造，是一种超越。为了提高生产加工效率，但又不能损失精度，选用合适的三维扫描仪是非常重要的。

目前，市场上较多的为：三坐标，激光线三维扫描仪，拍照式面三维扫描仪。

相关特性

三坐标：

对于曲面变化不大的工件，效果较好。如果工件曲面特征比较细微，或者工件表面易损坏，那么扫坐标抄数就不是一个很恰当的选择。

激光三维扫描仪：

扫描速度较慢，但是精度在70u左右。激光光斑直径大，对于微小，或者非常细微的样件就无法满足要求。扫描会出现一些死角。

拍照式面三维扫描仪：

此类三维扫描仪是第三代三维扫描仪，速度较快，精度在100U如：精易迅PTS三维扫描仪

2、后续处理软件

一般扫描完成后，需要进行后续处理，来补充一些没有扫到的点，去掉一些杂质点或者多出来的部分，或者光滑化表面，从而使得文件更完美。

常用浮雕处理软件为ARTCAM

目前市面的四大逆向工程软件为：

1.由美国EDS公司出品的Imageware

2.由美国Raindrop公司出品的Geomagic Studio

3.由英国DELCAM公司出品的CopyCAD

4.由韩国INUS公司出品的RapidForm

3、显像粉的影响

如果产品表面颜色偏暗或者反光有点亮，需要喷涂显像粉。可选用显像粉是非常稀薄的，颗粒在1微米左右，对扫描效果来讲影响不大，是可擦型的，一般的金属材料，塑料等，都可以用布或者刷子直接擦掉，无需其他的化学试剂或者水。不会损坏物体表面，对于扫描结果无影响。