三維掃描

三維掃描

三維掃描是指集光、機、電和計算機技術於一體的高新技術,主要用於對物體空間外形和結構及色彩進行掃描,以獲得物體表面的空間坐標。

它的重要意義在於能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數字信號,為實物數字化提供了相當方便快捷的手段。三維掃描技術能實現非接觸測量,且具有速度快、精度高的優點。而且其測量結果能直接與多種軟體介面,這使它在CAD、CAM、CIMS等技術應用日益普及的今天很受歡迎。

在發達國家的製造業中,三維掃描儀作為一種快速的立體測量設備,因其測量速度快、精度高,非接觸,使用方便等優點而得到越來越多的應用。用三維掃描儀對手板,樣品、模型進行掃描,可以得到其立體尺寸數據,這些數據能直接與CAD/CAM軟體介面,在CAD系統中可以對數據進行調整、修補、再送到加工中心或快速成型設備上製造,可以極大的縮短產品製造周期。

技術應用


三維掃描技術主要應用於以下幾個方面:
逆向實訓教學室
逆向實訓教學室
1. 逆向工程實訓室教學
2. 逆向工程(RE)/快速成型(RP)
3. 掃描實物,建立CAD數據;或是掃描模型,建立用於檢測部件表面的三維數據。
4. 對於不能使用三維CAD數據的部件,建立數據。
5. 競爭對手產品與自己產品的確認與比較,創建資料庫。
6. 使用由RP創建的真實模型,建立和完善產品設計。
7. 有限元分析的數據捕捉。
8. 檢測(CAT)/CAE
9. 生產線質量控制和產品元件的形狀檢測
例如:金屬鑄件和鍛造、加工沖模和澆鑄、塑料部件(壓塑模、滾塑模、注塑模)、鋼板衝壓、木製品、複合及泡沫產品。
10. 文物的錄入和電子展示
11. 牙齒及畸齒矯正
12. 整容及上頜面手術

種類


拍照式
掃描範圍可達:單面可掃描400×300mm 面積,測量景深一般為300-500mm。
精度最高可達:0.007mm
優點:掃描範圍大、速度快,精細度高,掃描的點雲雜點少,系統內置標誌點自動拼接並自動刪除重複數據,操作簡單,價格較低
關節臂式
掃描範圍可達:4米。
精度最高可達:0.016mm。
優點:精度較高,測量範圍理論上可達到無限。
三坐標(固定式)
掃描範圍:為指定型號的工作檯面。
掃描精度最高可達:0.9um
優點:精度較高,適合測量大尺寸物體,如整車框架。
缺點:掃描速度慢,需要花費較長時間
激光跟蹤式
掃描範圍可達:70米。
掃描精度可達:0.003mm
優缺點:精度較高,測量範圍大,可對如建築物這類的大型物體,進行測量,價格較高。
激光掃描式
掃描範圍:比較低。
優點:掃描速度快,便攜,方便,適用於對精度要求不高的物體。
缺點:掃描精度較低。

測量原理


結構光掃描儀原理
光學三維掃描系統是將光柵連續投射到物體表面,攝像頭同步採集圖像,然後對圖像進行計算,並利用相位穩步極線實現兩幅圖像上的三維空間坐標(X、Y、Z),從而實現對物體表面三維輪廓的測量。
由於掃描法系以時間為計算基準,故又稱為時間法。它是一種十分準確、快速且操作簡單的儀器,且可裝置於生產在線,形成邊生產邊檢驗的儀器。激光掃描儀的基本結構包含有激光光源及掃描器、受光感 ( 檢 ) 測器、控制單元等部分。激光光源為密閉式,較不易受環境的影響,且容易形成光束,目前常採用低功率的可見光激光,如氦氖激光、半導體激光等,而掃描器為旋轉多面棱規或雙面鏡,當光束射入掃描器后,即快速轉動使激光光反射成一個掃描光束。光束掃描全程中,若有工件即擋住光線,因此可以測知直徑大小。測量前,必須先用兩支已知尺寸的量規作校正,然後所有測量尺寸若介於此兩量規間,可以經電子信號處理后,即可得到待測尺寸。因此,又稱為激光測規。
三坐標原理
三坐標測量機是由三個互相垂直的運動軸X,Y,Z建立起的一個直角坐標系,測頭的一切運動都在這個坐標系中進行,測頭的運動軌跡由測球中心來表示。測量時,把被測零件凡放在工作台上,測頭與零件表面接觸,三坐標測量機的檢測系統可以隨時給出測球中心點在坐標系中的精確位置。當測球沿著工件的幾何型面移動時,就可以精確地的計算出被測工件的幾何尺寸,現狀和位置公差等。