3D扫描仪是一种用于捕捉物体或表面三维信息以创建数字三维模型的设备。采用结构光、摄影测量或激光扫描等不同技术,从不同角度对物体进行分析,获取物体的形状、大小和纹理数据。
3D扫描仪广泛应用于各个工业领域。它们可以创建精确、详细的数字模型,简化设计、分析和在数字环境中复制真实物体的工作。
3D扫描仪是一种用于捕捉物体或表面三维信息以创建数字三维模型的设备。采用结构光、摄影测量或激光扫描等不同技术,从不同角度对物体进行分析,获取物体的形状、大小和纹理数据。
3D扫描仪广泛应用于各个工业领域。它们可以创建精确、详细的数字模型,简化设计、分析和在数字环境中复制真实物体的工作。
这项技术使用的激光束会从要测量的物体上反射出来。通过测量光束源、接收入射光束的物体和接收反射光束的传感器之间的角度,三角三角测量法可用于精确计算距离。
飞行时间(TOF)
TOF 扫描仪向物体发送光脉冲,然后测量光脉冲返回扫描仪所需的时间。这一信息用于确定距离,从而生成物体的三维图像。
相移
使用相移技术的扫描仪将不同相位的光模式投射到物体上。传感器通过测量图案变形来计算距离并创建 3D 模型。
使用结构光技术的扫描仪可将光线图案投射到物体上,并捕捉这些扭曲的图案,从而计算出物体表面的三维坐标。
3D 扫描仪有许多工业应用:
由于其多功能性,用于计量的 3D 扫描仪能够测量各种尺寸的部件,小到电子部件,大到飞机和船舶等大型结构。它们的使用提高了测量精度,加快了质量控制流程,并促进了各行各业创新产品的开发。受益于 3D 扫描仪计量技术的工业领域多种多样。三维扫描仪还用于航空航天业,测量飞机制造中的精密部件。汽车行业也利用这一机会控制大规模生产部件的质量。
制造
3D 扫描仪还广泛应用于零件和设备的制造,其精度可用于验证是否符合所需的规格。
在实验室
这些扫描仪的广泛应用使研发实验室受益匪浅。它们可用于逆向工程项目,即通过测量建立三维模型来了解现有产品的设计,或模拟部件在特定环境中的行为。
三维扫描仪的目的是生成物体的数字模型,以便进行分析,检测可能存在的缺陷、测量尺寸和形状,并将产品特性与制造公差进行比较。扫描通常是通过手持扫描仪,有些扫描是使用机械臂。
扫描需要三大要素:
在工业应用中,有多种技术和方法可用于捕捉和测量物体的三维几何形状。以下是执行此过程所需的主要步骤:
1.捕捉待测量物体的数据:三维扫描仪使用 结构光、激光、红外光、立体摄影测量或计算机断层扫描 (CT) 等数据捕捉方法,将物体的表面或结构数字化。
2.创建点云:将测得的三维坐标组合起来,创建点云。该点云代表扫描对象的外表面,包含数百万个点及其 XYZ 坐标。
3.数据处理:一旦创建了点云,就有必要对数据进行处理,以清除由于反射、阴影或干扰造成的任何错误或瑕疵。专业软件用于过滤和优化点云。
4. 创建三维模型:3D 扫描仪使用点云创建扫描对象的完整 3D 模型。该模型可以由构成物体表面的三角形网格组成,也可以由更详细的体积表示法组成,具体取决于所需的精度。
5.数据分析和使用:三维模型创建后,可用于质量检测、逆向工程、变形分析、模拟、计算机辅助设计(CAD)或3D打印。
3D 扫描仪收集的数据非常精确和详细,因此具有许多优势:提高产品质量:三维扫描仪可以采集高精度的数据,对物体和零件进行可靠而精确的测量。这保证了更好的生产质量和更高的规格合规性。全面分析:三维扫描仪可提供有关物体几何形状的全面数据,从而可对尺寸、形状、缺陷和其他关键产品特征进行详细分析。速度:三维扫描仪能够在瞬间对物体进行数字化,大大加快了质量控制、逆向工程和设计流程。改进质量控制:三维扫描仪使检查和验证产品是否符合安全和质量标准变得更加容易,从而确保可靠的最终产品符合要求。降低成本:通过在使用前快速检测零件缺陷,三维扫描仪有助于避免代价高昂的错误并减少材料浪费。这也缩短了生产周期,从而降低了制造成本。优化制造流程:扫描仪提供的数据还可用于识别制造流程中可改进和优化的领域。逆向工程:三维扫描仪可用于创建现有物体的精确三维模型,从而促进逆向工程过程,并使部件能够以极高的精度进行复制或修改。自动化:一些测量和检测任务可以实现自动化,从而减少对可能容易出现人为错误的手动测量方法的依赖。 三维打印:三维扫描仪还可与三维打印机结合使用,创建原型或定制部件。
选择哪种 3D 扫描仪取决于多个因素。以下是选择最适合您需求的 3D 扫描仪时需要考虑的主要标准:精度等级:您需要确定测量所需的精度。有些应用需要非常高的精度,而另一些应用则只需要较低的精度。选择高精度 3D 扫描仪。要扫描物体的尺寸和类型:确定要扫描的物体的尺寸和复杂程度。有些扫描仪适合扫描结构精细的小型物体,而另一些则专为扫描大型结构而设计。如果您要处理大型部件,请选择合适的 3D 扫描仪。扫描速度:评估您需要扫描对象的速度。有些扫描仪比其他扫描仪更快,这在高速生产环境中至关重要。表面类型:确保您选择的 3D 扫描仪适合您要测量的表面(反光、暗、光滑、粗糙等)。材料类型:有些扫描仪对某些类型的材料有困难。请确保您选择的扫描仪与您要扫描的材料配合良好。扫描技术类型:有不同类型的 3D 扫描仪(结构光扫描仪、激光扫描仪、摄影测量扫描仪)。便携性:如果您要在多个地点或难以到达的地方工作,您需要一台便于携带的三维扫描仪。软件:检查三维扫描仪的数据处理软件是否与其他 CAD 和 CAM 工具兼容,以方便工作流程。直观、功能强大的软件对于充分发挥 3D 扫描仪的功能至关重要。价格:不同型号的扫描仪价格会有很大差异。