什么是三維掃描?三維掃描技術(shù)的基本原理知識介紹

　　深圳3D抄數(shù)公司-至誠工業(yè)今天為大家講講什么是三維掃描?三維掃描技術(shù)的基本原理知識介紹。三維掃描是指集光、機(jī)、電和計算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于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)嵨锏牧Ⅲw信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便快捷的手段。三維掃描技術(shù)能實現(xiàn)非接觸測量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點。而且其測量結(jié)果能直接與多種軟件接口，這使它在CAD、CAM、CIMS等技術(shù)應(yīng)用日益普及的今天很受歡迎。

　　在發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)中，三維掃描儀作為一種快速的立體測量設(shè)備，因其測量速度快、精度高，非接觸，使用方便等優(yōu)點而得到越來越多的應(yīng)用。用三維掃描儀對手板，樣品、模型進(jìn)行掃描，可以得到其立體尺寸數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)能直接與CAD/CAM軟件接口，在CAD系統(tǒng)中可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整、修補(bǔ)、再送到加工中心或快速成型設(shè)備上制造，可以極大的縮短產(chǎn)品制造周期。

　　三維掃描技術(shù)的基本原理主要基于多種技術(shù)原理的綜合應(yīng)用，以實現(xiàn)對物體表面三維信息的精確獲取。以下是對三維掃描技術(shù)基本原理的詳細(xì)闡述：

　　一、基本原理概述

　　三維掃描技術(shù)是一種集光、機(jī)、電和計算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對物體空間外形、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)。該技術(shù)通過特定的測量手段，將現(xiàn)實世界中物體或環(huán)境的形狀與外觀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，進(jìn)而進(jìn)行三維重建和模型創(chuàng)建。

　　二、技術(shù)原理分類

　　三維掃描技術(shù)根據(jù)測量原理的不同，可以大致分為以下幾類：

　　結(jié)構(gòu)光掃描原理

　　概述：采用結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)、相位測量技術(shù)、3D視覺技術(shù)和復(fù)合三維非接觸式測量技術(shù)。

　　工作過程：通過投射特定的光模式(如條紋、點或網(wǎng)格)到物體表面，然后使用相機(jī)捕獲這些光模式在物體表面上的變形。通過對變形光模式的分析，計算出物體表面的三維信息。

　　優(yōu)勢：能夠同時測量一個面，提高掃描效率。

　　激光掃描原理

　　概述：激光掃描儀發(fā)射激光束到物體表面，然后接收反射回來的激光。

　　工作過程：通過測量激光發(fā)射和接收之間的時間差或角度變化，可以確定物體表面點到掃描儀的距離。掃描儀通常包括一個或多個可旋轉(zhuǎn)的激光發(fā)射器和接收器，以覆蓋物體的整個表面。

　　應(yīng)用：適用于各種復(fù)雜表面的測量，具有高精度和高速度的特點。

　　三坐標(biāo)測量機(jī)(CMM)

　　概述：由三個互相垂直的運動軸X、Y、Z建立起一個直角坐標(biāo)系。

　　工作過程：測頭(通常是一個帶有小球的探針)在坐標(biāo)系中移動，接觸物體表面。檢測系統(tǒng)記錄測球中心點在坐標(biāo)系中的精確位置，通過移動測頭并測量多個點，可以計算出物體的幾何尺寸、形狀和位置公差等。

　　特點：適用于高精度要求的測量任務(wù)，如精密機(jī)械加工件的檢測。

　　雙目立體視覺原理

　　概述：類似于人眼的工作原理，使用兩個相機(jī)從稍微不同的角度同時拍攝物體。

　　工作過程：通過分析兩個相機(jī)捕獲的圖像之間的差異(即視差)，可以計算出物體表面點的三維坐標(biāo)。

　　應(yīng)用：適用于快速、大范圍的場景掃描和重建。

　　相位測量法

　　概述：通過向物體表面投射正弦波形的光，并檢測反射光的相位變化來確定物體表面的三維形狀。

　　特點：通常用于快速和高精度的測量。

　　飛行時間法(Time-of-Flight, ToF)

　　概述：激光脈沖或光波被發(fā)射到物體表面，并測量其返回時間。

　　工作過程：通過測量光的飛行時間，可以確定物體到掃描儀的距離。

　　應(yīng)用：在三維成像和距離測量中有廣泛應(yīng)用。

　　三、綜合應(yīng)用

　　在實際應(yīng)用中，三維掃描技術(shù)往往不是單一原理的應(yīng)用，而是多種原理的綜合和互補(bǔ)。例如，一些高端的三維掃描儀可能同時采用結(jié)構(gòu)光掃描和激光掃描技術(shù)，以提高掃描的精度和速度。同時，隨著計算機(jī)視覺和圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，三維掃描技術(shù)在數(shù)據(jù)處理和模型創(chuàng)建方面的能力也在不斷提升。

　　結(jié)論

　　三維掃描技術(shù)的基本原理是基于多種測量原理的綜合應(yīng)用，通過精確獲取物體表面的三維信息，實現(xiàn)三維重建和模型創(chuàng)建。這些原理包括結(jié)構(gòu)光掃描、激光掃描、三坐標(biāo)測量機(jī)、雙目立體視覺、相位測量法和飛行時間法等。在實際應(yīng)用中，這些原理可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇和組合，以滿足不同場景下的測量和建模要求。

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