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什么是3D扫描?初学者指南
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什么是3D扫描?初学者指南

  • date   发布时间:2023/11/02
  • 访问量:

【概要描述】 3D扫描是指在数字环境中捕捉物理对象以精确表示其几何形状的过程。主体可以是任何物体、人,甚至是周围的环境。

 

就像照相机捕捉平面的2D图像一样,3D扫描仪捕捉物体的高度、宽度、深度,有些还捕捉颜色。

 

3D扫描通常会获取现实世界物体上的数百万个数据点。制造商可以以多种方式使用这些数据点,包括用于增材制造、数字双胞胎,逆向工程,量纲分析,3D检查和针对特定人或应用的定制。

 

3D扫描是如何工作的?

 

一般来说,3D扫描可以用接触和非接触方法来完成。通常,当我们讨论3D扫描时,非接触方法是隐含的。收集测量值时,信息包含在三轴世界坐标系中的一组数据点(点云或网格表示)中。

 

然后,可以在各种程序中处理这些数据,以创建多边形模型、CAD、CAE、CFD、FEA和参数化逆向工程所需的输出。

 

虽然有许多3D数据采集方法,但四种最流行的3D扫描类型包括:

 

1.激光扫描

 

基于激光的3D扫描主要有两种类型。

 

激光三角测量通过测量投射到物体表面的激光束的变形来捕捉物体。一个或多个激光源将非常小的点投射到表面上,一个或多个照相机记录这些点的位置。

 

激光线点和摄像机之间的角度是预先确定的,允许计算3D三角测量。当激光线在物体表面移动时,实时计算会在3D空间中记录这些点。这种方法可以产生精确、高分辨率的扫描,并且在物体反射和/或黑暗和闪亮时最有效。

 

飞行时间是一种激光扫描,测量激光束反射回传感器所需的时间。因为激光的速度保持不变,反射时间可以用来计算物体的距离。有了足够多的这些测量值,就可以创建对象的非常密集的点云表示。

 

2.结构光扫描

 

结构光扫描通常使用一个投光器和多个摄像机。它类似于激光三角测量,但它测量的是投射在表面上的条纹图案或网格的变形。

 

通常,蓝色LED或激光照射DLP芯片以产生条纹图案。随着图案在表面上移动,相机收集关于已知图案变化的数据,并对距离进行三角测量以创建点云。

 

考虑到经常使用的车载相机的分辨率,结构光可以创建边缘清晰的密集点云。根据系统中采用的投影技术,环境光的日光水平有时会对结构光构成挑战。

 

3.照相测量法

 

摄影测量使用标准到高度改进的相机和特殊算法,从多张2D照片创建3D模型。照片将从多个角度拍摄,该软件可以识别图像中的公共参考点,通常还带有用于缩放的标尺,以将所有图像融合为3D点云。

 

摄影测量的优点是其捕获速度和保留捕获点的颜色数据的能力。它非常适合捕捉大型物体和风景。

 

这种方法的缺点是,它完全取决于用于重建3D图像的照片的分辨率和曝光质量,暗区域通常会导致点云中的数据丢失。

 

4.计算机断层扫描(CT)

 

CT扫描也开始于在物体的不同部分拍摄的2D X射线照片。当组合所有这些2D切片时,形成3D像素或体素对象。体素对象包括外部几何体及其内部组件,它通常导出为. stl或其他类型的3D网格,以供下游应用程序使用。

 

CT扫描广泛应用于工业环境中,用于对视线视觉系统无法看到或无法以所需精度水平测量的物体进行高度精确的测量。

 

在任何同质零件中,CT都有许多优点,但缺点是它通常不适用于大型、高密度或某些混合材料零件。



Types of 3D scanners3D扫描仪市场提供多种类型的设备,用途广泛。

 

3D扫描仪的类型

 

有许多类型的3D扫描仪,但我们将集中于使用上述形式的扫描仪。需要注意的是,长距离扫描仪通常不适用于短距离扫描,反之亦然。

 

这并不意味着你不能用长距离扫描仪扫描较小的物体,用短距离扫描仪扫描较大的物体,但这个过程可能会很笨拙,效率很低。远程扫描仪通常具有几米到几百或几千米的焦距,而短程扫描仪的焦距小于几米。

 

带激光线探针的便携式坐标测量机

 

便携式坐标测量机提供物理硬探测,通常附有非接触式探测系统(扫描仪)。硬探头要么在铰接臂的末端,要么被另一个带有照相机或激光的设备以某种方式光学跟踪。非接触式探头(扫描仪)可以附着在手臂的末端,或者可以由单独的光学跟踪系统跟踪。

 

履带式系统最常用于较大的工作容积,高达几立方米,而基于arm的系统用于小于一立方米的较小容积。

 

混合接触探测深度和盲特征以及扫描所有视线或有机形状的区域通常是非常通用的。

 

手持式激光扫描仪

 

这些是使用激光三角测量的小型便携式设备,通常用一个以上的激光器非常快速地扫描一个区域。

 

你经常需要在零件上贴上小的圆形标贴,这样扫描仪就可以跟踪它收集数据的位置。这可能需要一些前期时间,但在扫描过程中有很多好处。

 

手持式结构光扫描仪

 

这些扫描仪在尺寸上类似于手持式激光扫描仪。它们非常适合快速、精确的3D扫描,包括中等大小物体的纹理(颜色),如人体躯干或车轮。光源的安全性有助于扫描人,这些扫描仪与具有反射性的物体一起工作。  

 

固定结构光扫描仪

 

这些设备可以是安装在三脚架上的系统,能够扫描从非常小的零件到整辆汽车的大范围物体。它们也可能是桌面系统,在适当的位置放置更小、更复杂的对象进行扫描。

 

激光雷达

 

激光雷达(或激光成像、探测和测距)使用激光雷达来探测小物体的细节,从而产生高分辨率的3D图像。它不是测量变形激光束的角度,而是测量激光束从物体反弹回来需要多长时间。激光雷达还大规模应用于测绘、地理和林业。

 

 

三维扫描的应用

 

相对而言,行业最近才开始向数字化工作转变,但实际上所有的设计和工程任务现在都是这样完成的。这就是为什么3D扫描对如此多的行业如此重要——因为它允许物理对象以高精度进入数字领域。3D扫描的例子很多,包括:

 

制造业

 

3D扫描使工程师能够扫描现有产品,以

 

-进行迭代改进

 

-对缺少CAD模型的旧零件进行逆向工程

 

-创建一个网状物从现有对象进行3D打印,无需花费时间从头开始创建模型

 

-执行详细质量管理对制造零件的检查

 

-收集有限元分析(FEA)和计算流体动力学(CFD)的详细数据

 

-重新创建精确的CNC刀具路径以再造旧零件

 

-建筑、工程和施工

 

AEC公司经常在改造之前使用3D扫描来捕捉结构的现有(竣工)状况,无需现场访问即可创建项目评估,与利益相关方共享过程中的项目更新,执行远程结构检查,并创建建筑物的数字模型用于设施管理。

 

卫生保健

 

医疗保健中的3D扫描允许创建精确适合人体的产品。这可能是任何东西,从皇冠和桥梁牙医业定制矫正器和弥补术更合身,重量更轻,定制医疗植入物的功能笼,为烧伤患者定制的面罩和定制轮椅。

 

3D身体扫描还允许医疗保健专业人员监控身体测量随时间的变化,并快速收集准确的术前和术后患者数据。

 

娱乐

 

在电影、视频游戏和虚拟现实环境中,3D扫描通常用于创建超逼真的图形、逼真的数字角色和错综复杂的细节对象。

 

开始探索3D扫描

 

3D扫描快速弥合了物理世界和数字世界之间的差距,创建了真实世界物体的高度精确的模型。在产品生命周期的各个阶段,它在制造业中变得越来越重要。

什么是3D扫描?初学者指南

【概要描述】 3D扫描是指在数字环境中捕捉物理对象以精确表示其几何形状的过程。主体可以是任何物体、人,甚至是周围的环境。

 

就像照相机捕捉平面的2D图像一样,3D扫描仪捕捉物体的高度、宽度、深度,有些还捕捉颜色。

 

3D扫描通常会获取现实世界物体上的数百万个数据点。制造商可以以多种方式使用这些数据点,包括用于增材制造、数字双胞胎,逆向工程,量纲分析,3D检查和针对特定人或应用的定制。

 

3D扫描是如何工作的?

 

一般来说,3D扫描可以用接触和非接触方法来完成。通常,当我们讨论3D扫描时,非接触方法是隐含的。收集测量值时,信息包含在三轴世界坐标系中的一组数据点(点云或网格表示)中。

 

然后,可以在各种程序中处理这些数据,以创建多边形模型、CAD、CAE、CFD、FEA和参数化逆向工程所需的输出。

 

虽然有许多3D数据采集方法,但四种最流行的3D扫描类型包括:

 

1.激光扫描

 

基于激光的3D扫描主要有两种类型。

 

激光三角测量通过测量投射到物体表面的激光束的变形来捕捉物体。一个或多个激光源将非常小的点投射到表面上,一个或多个照相机记录这些点的位置。

 

激光线点和摄像机之间的角度是预先确定的,允许计算3D三角测量。当激光线在物体表面移动时,实时计算会在3D空间中记录这些点。这种方法可以产生精确、高分辨率的扫描,并且在物体反射和/或黑暗和闪亮时最有效。

 

飞行时间是一种激光扫描,测量激光束反射回传感器所需的时间。因为激光的速度保持不变,反射时间可以用来计算物体的距离。有了足够多的这些测量值,就可以创建对象的非常密集的点云表示。

 

2.结构光扫描

 

结构光扫描通常使用一个投光器和多个摄像机。它类似于激光三角测量,但它测量的是投射在表面上的条纹图案或网格的变形。

 

通常,蓝色LED或激光照射DLP芯片以产生条纹图案。随着图案在表面上移动,相机收集关于已知图案变化的数据,并对距离进行三角测量以创建点云。

 

考虑到经常使用的车载相机的分辨率,结构光可以创建边缘清晰的密集点云。根据系统中采用的投影技术,环境光的日光水平有时会对结构光构成挑战。

 

3.照相测量法

 

摄影测量使用标准到高度改进的相机和特殊算法,从多张2D照片创建3D模型。照片将从多个角度拍摄,该软件可以识别图像中的公共参考点,通常还带有用于缩放的标尺,以将所有图像融合为3D点云。

 

摄影测量的优点是其捕获速度和保留捕获点的颜色数据的能力。它非常适合捕捉大型物体和风景。

 

这种方法的缺点是,它完全取决于用于重建3D图像的照片的分辨率和曝光质量,暗区域通常会导致点云中的数据丢失。

 

4.计算机断层扫描(CT)

 

CT扫描也开始于在物体的不同部分拍摄的2D X射线照片。当组合所有这些2D切片时,形成3D像素或体素对象。体素对象包括外部几何体及其内部组件,它通常导出为. stl或其他类型的3D网格,以供下游应用程序使用。

 

CT扫描广泛应用于工业环境中,用于对视线视觉系统无法看到或无法以所需精度水平测量的物体进行高度精确的测量。

 

在任何同质零件中,CT都有许多优点,但缺点是它通常不适用于大型、高密度或某些混合材料零件。



Types of 3D scanners3D扫描仪市场提供多种类型的设备,用途广泛。

 

3D扫描仪的类型

 

有许多类型的3D扫描仪,但我们将集中于使用上述形式的扫描仪。需要注意的是,长距离扫描仪通常不适用于短距离扫描,反之亦然。

 

这并不意味着你不能用长距离扫描仪扫描较小的物体,用短距离扫描仪扫描较大的物体,但这个过程可能会很笨拙,效率很低。远程扫描仪通常具有几米到几百或几千米的焦距,而短程扫描仪的焦距小于几米。

 

带激光线探针的便携式坐标测量机

 

便携式坐标测量机提供物理硬探测,通常附有非接触式探测系统(扫描仪)。硬探头要么在铰接臂的末端,要么被另一个带有照相机或激光的设备以某种方式光学跟踪。非接触式探头(扫描仪)可以附着在手臂的末端,或者可以由单独的光学跟踪系统跟踪。

 

履带式系统最常用于较大的工作容积,高达几立方米,而基于arm的系统用于小于一立方米的较小容积。

 

混合接触探测深度和盲特征以及扫描所有视线或有机形状的区域通常是非常通用的。

 

手持式激光扫描仪

 

这些是使用激光三角测量的小型便携式设备,通常用一个以上的激光器非常快速地扫描一个区域。

 

你经常需要在零件上贴上小的圆形标贴,这样扫描仪就可以跟踪它收集数据的位置。这可能需要一些前期时间,但在扫描过程中有很多好处。

 

手持式结构光扫描仪

 

这些扫描仪在尺寸上类似于手持式激光扫描仪。它们非常适合快速、精确的3D扫描,包括中等大小物体的纹理(颜色),如人体躯干或车轮。光源的安全性有助于扫描人,这些扫描仪与具有反射性的物体一起工作。  

 

固定结构光扫描仪

 

这些设备可以是安装在三脚架上的系统,能够扫描从非常小的零件到整辆汽车的大范围物体。它们也可能是桌面系统,在适当的位置放置更小、更复杂的对象进行扫描。

 

激光雷达

 

激光雷达(或激光成像、探测和测距)使用激光雷达来探测小物体的细节,从而产生高分辨率的3D图像。它不是测量变形激光束的角度,而是测量激光束从物体反弹回来需要多长时间。激光雷达还大规模应用于测绘、地理和林业。

 

 

三维扫描的应用

 

相对而言,行业最近才开始向数字化工作转变,但实际上所有的设计和工程任务现在都是这样完成的。这就是为什么3D扫描对如此多的行业如此重要——因为它允许物理对象以高精度进入数字领域。3D扫描的例子很多,包括:

 

制造业

 

3D扫描使工程师能够扫描现有产品,以

 

-进行迭代改进

 

-对缺少CAD模型的旧零件进行逆向工程

 

-创建一个网状物从现有对象进行3D打印,无需花费时间从头开始创建模型

 

-执行详细质量管理对制造零件的检查

 

-收集有限元分析(FEA)和计算流体动力学(CFD)的详细数据

 

-重新创建精确的CNC刀具路径以再造旧零件

 

-建筑、工程和施工

 

AEC公司经常在改造之前使用3D扫描来捕捉结构的现有(竣工)状况,无需现场访问即可创建项目评估,与利益相关方共享过程中的项目更新,执行远程结构检查,并创建建筑物的数字模型用于设施管理。

 

卫生保健

 

医疗保健中的3D扫描允许创建精确适合人体的产品。这可能是任何东西,从皇冠和桥梁牙医业定制矫正器和弥补术更合身,重量更轻,定制医疗植入物的功能笼,为烧伤患者定制的面罩和定制轮椅。

 

3D身体扫描还允许医疗保健专业人员监控身体测量随时间的变化,并快速收集准确的术前和术后患者数据。

 

娱乐

 

在电影、视频游戏和虚拟现实环境中,3D扫描通常用于创建超逼真的图形、逼真的数字角色和错综复杂的细节对象。

 

开始探索3D扫描

 

3D扫描快速弥合了物理世界和数字世界之间的差距,创建了真实世界物体的高度精确的模型。在产品生命周期的各个阶段,它在制造业中变得越来越重要。

  • 分类: 教育训练
  • 发布时间:2023-11-02 15:11
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3D扫描是指在数字环境中捕捉物理对象以精确表示其几何形状的过程。主体可以是任何物体、人,甚至是周围的环境。

 

就像照相机捕捉平面的2D图像一样,3D扫描仪捕捉物体的高度、宽度、深度,有些还捕捉颜色。

 

3D扫描通常会获取现实世界物体上的数百万个数据点。制造商可以以多种方式使用这些数据点,包括用于增材制造、数字双胞胎,逆向工程,量纲分析,3D检查和针对特定人或应用的定制。

 

3D扫描是如何工作的?

 

一般来说,3D扫描可以用接触和非接触方法来完成。通常,当我们讨论3D扫描时,非接触方法是隐含的。收集测量值时,信息包含在三轴世界坐标系中的一组数据点(点云或网格表示)中。

 

然后,可以在各种程序中处理这些数据,以创建多边形模型、CAD、CAE、CFD、FEA和参数化逆向工程所需的输出。

 

虽然有许多3D数据采集方法,但四种最流行的3D扫描类型包括:

 

1.激光扫描

 

基于激光的3D扫描主要有两种类型。

 

激光三角测量通过测量投射到物体表面的激光束的变形来捕捉物体。一个或多个激光源将非常小的点投射到表面上,一个或多个照相机记录这些点的位置。

 

激光线点和摄像机之间的角度是预先确定的,允许计算3D三角测量。当激光线在物体表面移动时,实时计算会在3D空间中记录这些点。这种方法可以产生精确、高分辨率的扫描,并且在物体反射和/或黑暗和闪亮时最有效。

 

飞行时间是一种激光扫描,测量激光束反射回传感器所需的时间。因为激光的速度保持不变,反射时间可以用来计算物体的距离。有了足够多的这些测量值,就可以创建对象的非常密集的点云表示。

 

2.结构光扫描

 

结构光扫描通常使用一个投光器和多个摄像机。它类似于激光三角测量,但它测量的是投射在表面上的条纹图案或网格的变形。

 

通常,蓝色LED或激光照射DLP芯片以产生条纹图案。随着图案在表面上移动,相机收集关于已知图案变化的数据,并对距离进行三角测量以创建点云。

 

考虑到经常使用的车载相机的分辨率,结构光可以创建边缘清晰的密集点云。根据系统中采用的投影技术,环境光的日光水平有时会对结构光构成挑战。

 

3.照相测量法

 

摄影测量使用标准到高度改进的相机和特殊算法,从多张2D照片创建3D模型。照片将从多个角度拍摄,该软件可以识别图像中的公共参考点,通常还带有用于缩放的标尺,以将所有图像融合为3D点云。

 

摄影测量的优点是其捕获速度和保留捕获点的颜色数据的能力。它非常适合捕捉大型物体和风景。

 

这种方法的缺点是,它完全取决于用于重建3D图像的照片的分辨率和曝光质量,暗区域通常会导致点云中的数据丢失。

 

4.计算机断层扫描(CT)

 

CT扫描也开始于在物体的不同部分拍摄的2D X射线照片。当组合所有这些2D切片时,形成3D像素或体素对象。体素对象包括外部几何体及其内部组件,它通常导出为. stl或其他类型的3D网格,以供下游应用程序使用。

 

CT扫描广泛应用于工业环境中,用于对视线视觉系统无法看到或无法以所需精度水平测量的物体进行高度精确的测量。

 

在任何同质零件中,CT都有许多优点,但缺点是它通常不适用于大型、高密度或某些混合材料零件。

Types of 3D scanners3D扫描仪市场提供多种类型的设备,用途广泛。

 

3D扫描仪的类型

 

有许多类型的3D扫描仪,但我们将集中于使用上述形式的扫描仪。需要注意的是,长距离扫描仪通常不适用于短距离扫描,反之亦然。

 

这并不意味着你不能用长距离扫描仪扫描较小的物体,用短距离扫描仪扫描较大的物体,但这个过程可能会很笨拙,效率很低。远程扫描仪通常具有几米到几百或几千米的焦距,而短程扫描仪的焦距小于几米。

 

带激光线探针的便携式坐标测量机

 

便携式坐标测量机提供物理硬探测,通常附有非接触式探测系统(扫描仪)。硬探头要么在铰接臂的末端,要么被另一个带有照相机或激光的设备以某种方式光学跟踪。非接触式探头(扫描仪)可以附着在手臂的末端,或者可以由单独的光学跟踪系统跟踪。

 

履带式系统最常用于较大的工作容积,高达几立方米,而基于arm的系统用于小于一立方米的较小容积。

 

混合接触探测深度和盲特征以及扫描所有视线或有机形状的区域通常是非常通用的。

 

手持式激光扫描仪

 

这些是使用激光三角测量的小型便携式设备,通常用一个以上的激光器非常快速地扫描一个区域。

 

你经常需要在零件上贴上小的圆形标贴,这样扫描仪就可以跟踪它收集数据的位置。这可能需要一些前期时间,但在扫描过程中有很多好处。

 

手持式结构光扫描仪

 

这些扫描仪在尺寸上类似于手持式激光扫描仪。它们非常适合快速、精确的3D扫描,包括中等大小物体的纹理(颜色),如人体躯干或车轮。光源的安全性有助于扫描人,这些扫描仪与具有反射性的物体一起工作。  

 

固定结构光扫描仪

 

这些设备可以是安装在三脚架上的系统,能够扫描从非常小的零件到整辆汽车的大范围物体。它们也可能是桌面系统,在适当的位置放置更小、更复杂的对象进行扫描。

 

激光雷达

 

激光雷达(或激光成像、探测和测距)使用激光雷达来探测小物体的细节,从而产生高分辨率的3D图像。它不是测量变形激光束的角度,而是测量激光束从物体反弹回来需要多长时间。激光雷达还大规模应用于测绘、地理和林业。

 

 

三维扫描的应用

 

相对而言,行业最近才开始向数字化工作转变,但实际上所有的设计和工程任务现在都是这样完成的。这就是为什么3D扫描对如此多的行业如此重要——因为它允许物理对象以高精度进入数字领域。3D扫描的例子很多,包括:

 

制造业

 

3D扫描使工程师能够扫描现有产品,以

 

-进行迭代改进

 

-对缺少CAD模型的旧零件进行逆向工程

 

-创建一个网状物从现有对象进行3D打印,无需花费时间从头开始创建模型

 

-执行详细质量管理对制造零件的检查

 

-收集有限元分析(FEA)和计算流体动力学(CFD)的详细数据

 

-重新创建精确的CNC刀具路径以再造旧零件

 

-建筑、工程和施工

 

AEC公司经常在改造之前使用3D扫描来捕捉结构的现有(竣工)状况,无需现场访问即可创建项目评估,与利益相关方共享过程中的项目更新,执行远程结构检查,并创建建筑物的数字模型用于设施管理。

 

卫生保健

 

医疗保健中的3D扫描允许创建精确适合人体的产品。这可能是任何东西,从皇冠和桥梁牙医业定制矫正器和弥补术更合身,重量更轻,定制医疗植入物的功能笼,为烧伤患者定制的面罩和定制轮椅。

 

3D身体扫描还允许医疗保健专业人员监控身体测量随时间的变化,并快速收集准确的术前和术后患者数据。

 

娱乐

 

在电影、视频游戏和虚拟现实环境中,3D扫描通常用于创建超逼真的图形、逼真的数字角色和错综复杂的细节对象。

 

开始探索3D扫描

 

3D扫描快速弥合了物理世界和数字世界之间的差距,创建了真实世界物体的高度精确的模型。在产品生命周期的各个阶段,它在制造业中变得越来越重要。

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