三维扫描测量原理

三维扫描结构光扫描仪原理

光学三维扫描系统是将光栅连续投射到物体表面，摄像头同步采集图像，然后对图像进行计算，并利用相位稳步极线实现两幅图像上的三维空间坐标（X、Y、Z），从而实现对物体表面三维轮廓的测量。

三维扫描激光扫描仪原理

由于扫描法系以时间为计算基准，故又称为时间法。它是一种十分准确、快速且操作简单的仪器，且可装置于生产在线，形成边生产边检验的仪器。激光扫描仪的基本结构包含有激光光源及扫描器、受光感 ( 检 ) 测器、控制单元等部分。激光光源为密闭式，较不易受环境的影响，且容易形成光束，常采用低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光等，而扫描器为旋转多面棱规或双面镜，当光束射入扫描器后，即快速转动使激光光反射成一个扫描光束。光束扫描全程中，若有工件即挡住光线，因此可以测知直径大小。测量前，必须先用两支已知尺寸的量规作校正，然后所有测量尺寸若介于此两量规间，可以经电子信号处理后，即可得到待测尺寸。因此，又称为激光测规。

三维扫描三坐标原理

三坐标测量机是由三个互相垂直的运动轴X，Y，Z建立起的一个直角坐标系，测头的一切运动都在这个坐标系中进行，测头的运动轨迹由测球中心来表示。测量时，把被测零件凡放在工作台上，测头与零件表面接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中心点在坐标系中的精确位置。当测球沿着工件的几何型面移动时，就可以精确地的计算出被测工件的几何尺寸，现状和位置公差等。

三维扫描拍照式

扫描范围可达：单面可扫描400×300mm 面积，测量景深一般为300-500mm。

精度最高可达：0.007mm

优点：扫描范围大、速度快，精细度高，扫描的点云杂点少，系统内置标志点自动拼接并自动删除重复数据，操作简单，价格较低

三维扫描关节臂式

扫描范围可达：4米。

精度最高可达：0.016mm。

优点：精度较高，测量范围理论上可达到无限。

三维扫描三坐标(固定式)

扫描范围：为指定型号的工作台面。

扫描精度最高可达：0.9um

优点： 精度较高，适合测量大尺寸物体，如整车框架。

缺点： 扫描速度慢，需要花费较长时间

三维扫描激光跟踪式

扫描范围可达：70米。

扫描精度可达：0.003mm

优缺点：精度较高，测量范围大，可对如建筑物这类的大型物体，进行测量，价格较高。

三维扫描激光扫描式

扫描范围：比较低。

优点： 扫描速度快，便携，方便，适用于对精度要求不高的物体。

缺点：扫描精度较低。

三维扫描技术主要应用于以下几个方面:

1. 逆向工程实训室教学

2. 逆向工程(RE)/快速成型(RP)

3. 扫描实物，建立CAD数据；或是扫描模型，建立用于检测部件表面的三维数据。

4. 对于不能使用三维CAD数据的部件，建立数据。

5. 竞争对手产品与自己产品的确认与比较，创建数据库。

6. 使用由RP创建的真实模型，建立和完善产品设计。

7. 有限元分析的数据捕捉。

8. 检测(CAT)/CAE

9. 生产线质量控制和产品元件的形状检测

例如：金属铸件和锻造、加工冲模和浇铸、塑料部件(压塑模、滚塑模、注塑模)、钢板冲压、木制品、复合及泡沫产品。

10. 文物的录入和电子展示

11. 牙齿及畸齿矫正

12. 整容及上颌面手术

在三维扫描仪系统中，很重要的一个就是照相式三维扫描仪照相式三维扫描采用的是面光技术，扫描速度非常快，一般在几秒内便可以获取百万多个测量点，基于多视角的测量数据拼接，则可以完成物体360度扫描。操作简单方便，同时设备一般比较小巧，容易便携，是三维扫描和工业设计，工业检测的好助手。