什么是3D扫描技术?有哪些技术类别和应用?

3D扫描
  • 什么是3D扫描技术?
  • 3D扫描应用:
  • 3D扫描的技术类别有哪些?
  • 3D扫描技术的优势和挑战

什么是3D扫描技术?

3D扫描技术有几十种,主要可分为接触式和非接触式。接触式测量技术,通过探头获取数字数据并将其发送回计算机。非接触式测量技术利用光学透镜获取物体的反射,通过激光或不同光源投影的变化来检测物体的形状,恢复外观进行三维重建。

3D扫描的原理:

3D扫描是3D测量技术的技术方法之一。在过去技术的限制下,获取物体尺寸数据的方法只能通过传统的游标刻度,或者三维测量床不易移动,其使用受到限制。今天的技术可以通过探头或光学透镜投射光线,并根据坐标获得3D数据,可以达到测量的目的。

目前,市场上有几十种3D扫描技术可供选择,其中接触式和非接触式是两种主流。这就是我们通常所说的3D扫描,通过光学镜头,获得物体的反射,并随着激光的变化或不同光源的投影而分析成数字信息。

在3D扫描过程中,3D扫描仪可以逐渐创建目标物体的数字图像,扫描结果通常与CAD设计软件和3D打印程序兼容,直接修改或产生3D打印实体。

3D扫描应用:

3D扫描后获得的数据可用于各种目的,其中逆向工程和产品检测(计算机辅助验证)是主要应用。当通过测量完成物理或手动模型时,建立CAD或CAM数据输出的过程,这称为逆向工程。这个过程可以节省产品开发的时间和成本。逆向工程 (RE) 与快速原型制作 (RP) 相结合是当今广泛使用的解决方案。随着3D打印技术的发展,RE+RP已经扩展到各个领域,如视觉设计、产品开发、娃娃设计等。

此外,3D扫描的应用领域还包括汽车制造、精密仪器、科技产品、航空设备、能源设备、文物等行业。

3D扫描的技术类别有哪些?

  1. 非接触式扫描:
    • 飞行时间:时差测距利用激光探测目标,然后通过激光的往返时间转换物体的表面图像。由于每个激光信号只能测量一个端点,因此通常配备旋转镜对物体进行360度扫描。时差测距技术每秒可以测量大约 10,000 到 100,000 个目标点。它以高精度用于大型工业物体和领域,但与其他3D扫描技术相比,速度相对较慢。
    • 激光三角测量:三角测距法是指物体上的激光光斑、传感器、激光形成三角形,将激光发射到被测物体上,通过传感器记录激光光斑的反射时间和偏差角。并使用它来计算对象的形状。三角测量法是一种高分辨率和高精度的3D扫描技术。但是,它对扫描物体的表面特性相对敏感,不适用于具有高反射或透明表面的物体。
    • 光度立体:摄影测量的原理是分析从不同角度拍摄的静态照片,并自动检测彼此对应的像素。由于信息量巨大,需要由大功率计算机计算。摄影测量适用于大型领域,例如表面模型或航空拍摄。缺点之一是细节分辨率低,整形操作需要很长时间。
    • 结构照明3D扫描:结构光是3D扫描的一种光学方法,其中具有特殊结构的光通过光源投射到扫描物体上。然后通过图像处理,得到物体表面的三维形状。每种类型的结构光都有不同的扫描精度和相应的算法。他们中的大多数使用双筒望远镜、结构光或 TOF 测量方法进行比较。结构光是使用最广泛的技术,因为它易于安装和维护并且成本低。常见的结构光扫描仪分为垂直结构光扫描仪和手持式结构光扫描仪。将线性图案投影在待测物体上,通过光栅边缘的变形计算物体的表面形状。光源通常是LED白光或蓝光,广泛用于人体或面部成像。一些3D扫描仪也可以读取彩色效果,这种全彩扫描辅助工具通常被称为纹理相机。由于它可以一次测量多个点或大面积,因此通常分为固定式360度扫描或手持式快速扫描。结构光3D扫描可以实现速度和成像质量之间的平衡,手持扫描相对简单,是一种比较常见的应用技术。但是,这种技术对环境光的影响更敏感,因此更适合室内和室外环境。建议在没有强烈阳光的阴天进行扫描。
    • 红外扫描技术:3D扫描红外扫描技术,通过将红外线投射到被扫描物体上,在移动扫描的瞬间完成图像采集和实时叠加到单个三维数据中。红外扫描的原理与人眼相似,可以通过多点测量和高精度捕获,从而可以轻松测量和扫描3D图像。
    • 激光扫描技术:3D扫描中的激光技术通过三角测量法进行扫描。当物体移动时,激光会在物体上投射点或线并获得扫描数据。激光在扫描精度和质量方面优于红外线。即使在光强度高的地方,激光技术仍然可以用于扫描。常见的激光扫描仪分为立式激光扫描仪和手持式激光扫描仪。
  2. 联系人扫描:
    • 接触式3D扫描(Contact-Based):P对物体进行检测,并使用探头移动到表面上的每个端点来计算3D图像,这可以想象为用笔绘制三维结构的计算方法。由于接触式3D扫描精度高,几乎不受物体表面光线的影响,因此在速度上只适用于中小型物体,由于物理接触有限,不适用于易碎的古代文物或艺术品。

3D扫描技术的优势和挑战:

  • 优势:3D扫描技术是经过无数次精确计算的数字模型。而这样的高科技产品也被认为是最精确的技术之一。从微小的零件到巨大的物体,3D扫描技术可以恢复物体的形状。在易于复制、修改和保存的情况下,可广泛应用于各个行业,如航空航天工程、犯罪鉴定、医疗用途等。
  • 挑战:3D扫描技术虽然可以快速解决问题,但并非完全没有缺点。3D扫描扫描技术主要基于光学原理。因此,如果是影响光学反射的表面,就会成为3D扫描扫描技术的盲点。可以通过雾化物体表面或使用3D软件修复它来完成生产。
(108)
材料号的头像材料号特邀作者

猜您喜欢

  • 3D 打印机如何工作?

    3D打印是一种增材制造,颠覆了传统行业废料制造的思维。 什么是3D打印技术? 3D打印技术改变了今天的生产方式,从简单的工具和儿童玩具的生产,到服装甚至身体部位的生产。3D打印正在应用于行业的方方面面,它究竟是如何运作的呢? 3D 打印与普通打印机非常相似,但又略有不同。普通打印机是装在墨盒中进行打印的。3D 打印机连接到一个特殊打印材料的线轴,例如塑料、橡…

    2023年3月14日
    3.3K00
  • 如何制作会发光的3D树脂圣诞树?

    圣诞节很快就要到了,带来了许多兴奋和快乐。当你为这美好的一天计划各种各样的活动时,别忘了在你的清单上添加一些有创意的东西。这一次,把你的树脂专业知识来测试,并开始一个特殊的项目! 这个圣诞节,放弃普通的圣诞装饰品,用令人兴奋的3D树脂圣诞树项目带来乐趣。让你的家人也加入进来,帮你完成这个项目。和你所爱的人在一起的这个特别的时刻一定会让你的圣诞节在未来的几年里…

    2023年8月4日
    5.9K00
  • 玻璃钢 3D 打印

    纤维增强塑料 (FRP) 是由纤维增强的聚合物基体制成的复合材料。FRP 中物理特性的独特组合可以显着改进 3D 打印零件和原型。 可以提高强度和耐用性等机械性能,同时保持更轻的重量并缩短生产时间。 这种独特的特性组合使 FRP 非常适合基础设施和建筑、航空航天、汽车和体育用品等应用。 什么是 3D 打印? 3D 打印,也称为增材制造,允…

    2022年11月18日
    7.6K00
  • 可以在3D打印的ABS图案上使用胶衣吗?

    由于胶衣含有苯乙烯,它会侵蚀ABS的表面,从而导致问题。 话虽如此,通过实验,您可能会发现苯乙烯含量并不过分,因此您可以在ABS上获得一层固体涂层,然后可以打磨和加工。如果没有实验,很难准确预测这是否适合您的项目。

    2022年11月14日
    9.6K00
  • 什么是选择性激光烧结 3D 打印?

    选择性激光烧结是一种增材制造技术,通过高功率激光将聚合物粉末的小颗粒烧结成3D三维结构;因此,这也被称为选择性激光烧结 3D 打印或 SLS 3D 打印。 什么是选择性激光烧结 (SLS)?SLS打印? 选择性激光烧结 (SLS) 是一种增材制造 (AM) 技术。选择性激光烧结工艺以激光为能量,通过红外线激光束制造塑料、蜡、陶瓷、金属或其他复合粉末。在加工平…

    2023年3月14日
    3.3K00
  • 什么是树脂 3D 打印机?

    3D 打印技术,也称为立体光刻技术,于 1986 年发明。从那时起,该技术取得了长足的进步,树脂 3D 打印机在家庭和专业用途中变得更加普及。 那么,树脂 3D 打印机到底是什么,它们是如何工作的呢? 基本上,打印机中使用的是紫外线敏感树脂。树脂通过打印机中的过程选择性地硬化。这使打印机能够以逐层的方式有效地构建任何类型的树脂形状或设计。这个想法与普通的 2…

    2022年12月11日
    5.5K00

发表回复

登录后才能评论
分享本页
返回顶部