證券代碼 830978
結(jié)構(gòu)光三維掃描儀常用光源模式怎么選？這些干貨，別錯過
應(yīng)用案例
2024.06.05
“三維掃描”作為一種前沿的尺寸測量和數(shù)字建模技術(shù)，憑借其非接觸、高精度、高效率、適用范圍廣等優(yōu)點，逐步從專用走向通用，應(yīng)用范圍也從工業(yè)擴展到了藝術(shù)文博、齒科醫(yī)療、虛擬展示、教育科研等多個領(lǐng)域。
當前，市面上三維掃描儀的種類、型號繁多，很多新手用戶對其性能了解尚不充分，不知如何做出“最適合”的選擇。
為此，先臨三維特推出“小精鷹微課堂”技術(shù)科普專欄，內(nèi)容覆蓋從工作原理講解、產(chǎn)品選型介紹到行業(yè)應(yīng)用分享，旨在幫助用戶找到最優(yōu)的3D數(shù)字化及全尺寸3D數(shù)據(jù)測量解決方案。
三維掃描是一種集光、機、電和算法技術(shù)于一體的三維立體視覺光學(xué)測量技術(shù)，主要用于對物體空間結(jié)構(gòu)、外觀尺寸和色彩紋理進行數(shù)據(jù)獲取，獲得物體表面的空間坐標集（點云信息）、色彩信息等。它能將現(xiàn)實環(huán)境里的實物立體信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字3D模型，為實物數(shù)字化提供了一種便捷高效的技術(shù)手段。
根據(jù)三維數(shù)據(jù)測量采用的原理或媒介的不同，三維測量技術(shù)主要分為接觸式和非接觸式兩大類。
接觸式三維測量產(chǎn)品在測量過程中需要物理接觸到被測物體。典型的設(shè)備是三坐標測量機，通常用于尺寸檢測領(lǐng)域，特別是在需要極高精度的應(yīng)用場景。但局限也比較明顯，如多位置尺寸測量時效率低下、對容易產(chǎn)生形變的物體無法準確測量，大型零件移動不便導(dǎo)致測量困難，耗時耗力。
非接觸式三維掃描儀不需要直接接觸物體即可進行測量。結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)是目前制造業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的一種非接觸式主動測量方法，其特點是能夠?qū)Ω黝惔?、中、小型?fù)雜結(jié)構(gòu)對象進行高質(zhì)量三維模型快速獲取，從而實現(xiàn)高精度、高效率的全尺寸三維測量。
結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)是基于光學(xué)三角測量原理，由光學(xué)投影器、相機、計算系統(tǒng)所組成，其工作原理為通過特定光源將包含有一定結(jié)構(gòu)化信息的光學(xué)圖案投射到被測物體表面，再通過采集物體表面變形的光學(xué)圖案，采用三角測量法獲得物體表面的空間三維信息，最終獲得待測物體表面的點云數(shù)據(jù)。
工作原理示意圖
根據(jù)光學(xué)投射器所投射的光源圖案和光源類型的不同，結(jié)構(gòu)光三維測量的光源模式又分為多線激光、LED結(jié)構(gòu)光（光柵條紋/散斑）、紅外VCSEL等。
技術(shù)優(yōu)勢：
-計量級精度，滿足制造業(yè)3D測量要求。（例：FreeScan 手持激光系列精度高達0.02mm，且重復(fù)精度穩(wěn)定。）
-掃描效率高，結(jié)合大幅面掃描與先進算法，掃描體驗更加流暢高效。（例：FreeScan UE Pro2掃描速度達576萬點/秒，配合600 mm × 550 mm的大幅面，打造快速流暢掃描體驗）
-抗干擾能力強。材質(zhì)適應(yīng)性強，無懼黑色、高反光表面材質(zhì)掃描。
-環(huán)境光適應(yīng)能力強，可在戶外進行掃描。
-便攜輕巧。手持式激光設(shè)備“移動測量”無負擔。
技術(shù)劣勢：
-通常情況下，普通激光三維掃描儀需要在物體或輔具上粘貼標志點。結(jié)合光學(xué)跟蹤儀或先臨原創(chuàng)智能自定位技術(shù)時，可實現(xiàn)不貼點掃描。
例：
①先臨天遠FreeScan Trak Pro系列大范圍跟蹤式激光掃描系統(tǒng)，適用于更大視場范圍場景應(yīng)用，支持轉(zhuǎn)站/聯(lián)動方式拓展測量范圍。通過光學(xué)跟蹤儀實時跟蹤定位激光掃描頭的空間位置，在無需貼點的情況下即可獲取大中型樣件完整準確的三維數(shù)據(jù)，超大跟蹤視場范圍，減少轉(zhuǎn)站次數(shù)。
②先臨天遠FreeScan Trio三目手持激光3D掃描儀，采用先臨原創(chuàng)智能自定位技術(shù)，無需借助外部定位裝置，實現(xiàn)不貼點的激光手持三維掃描。高效模式下，通過98線密集激光陣列配合三目視角，省去粘貼和去除標志點的冗長輔助工作，在室外等復(fù)雜工作環(huán)境下，無需架設(shè)光學(xué)跟蹤儀即可實現(xiàn)不貼點掃描，大幅提升工作效率。
適用場景：
-無法拆卸、移動的中、大型物體（例如:大型鑄造件、油泥模型、車外平面、汽車彎管、飛機發(fā)動機管路、模具、傳動軸、大型葉片、水泵導(dǎo)流體等）。
-無法接觸、易損壞的物體（例如：浮雕壁畫、館藏瓷器、雕塑及古石碑、古生物化石、古跡建筑等歷史文物）
-結(jié)構(gòu)復(fù)雜或多曲面物體。
-無需使用顯影劑（噴粉），輕松掃描黑色、高反光樣件。
代表設(shè)備：
先臨天遠FreeScan系列 手持式激光掃描儀
① 光柵式三維掃描
技術(shù)優(yōu)勢：
-計量級高精度，數(shù)據(jù)尺寸誤差低。（例：OptimScan 系列掃描精度高達5μm，實現(xiàn)計量級檢測需求）
-掃描效率高，搭配全自動掃描轉(zhuǎn)臺，無需手動干預(yù)，單次采集即可獲得數(shù)百萬個點云數(shù)據(jù)，實現(xiàn)中小尺寸物體高品質(zhì)三維數(shù)據(jù)的高效獲取。（例：使用OptimScan 系列高精度藍光三維檢測系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)即可獲取一個直徑8厘米左右的管道泵鋁葉輪完整三維數(shù)據(jù)）
-細膩豐富的數(shù)據(jù)細節(jié)，搭載高分辨率工業(yè)鏡頭，可高度還原實物表面立體信息。
-出色的色彩還原能力。搭載彩色專業(yè)相機，掃描過程中，可同步獲取物體色彩信息，使數(shù)據(jù)更逼真。（例：Transcan C搭載兩個彩色專業(yè)相機，可以輸出高達1200萬像素的紋理貼圖，高度還原物體色彩信息）
-藍光抗干擾性強，可有效避免外部環(huán)境影響，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和精度穩(wěn)定性。
-兼容多種拼接模式，針對特征豐富的物體，可使用特征拼接，無需粘貼標志點，節(jié)省操作及后續(xù)數(shù)據(jù)處理時間。
技術(shù)劣勢：
通常情況下，大部分LED結(jié)構(gòu)光三維掃描儀在面對一些復(fù)雜材質(zhì)，如機加工高反光表面、透明、黑深色物體時，需要顯影劑輔助（噴粉）。
適用場景：
-對于精度和細節(jié)要求高的中、小型精密零部件全尺寸檢測（例如:精密壓鑄件、鍛造件、塑膠件、五金、精密模具、細小結(jié)構(gòu)部件等）。
-高水平生產(chǎn)線，精度要求在0.005-0.015mm 。
-產(chǎn)品設(shè)計、數(shù)據(jù)存檔、數(shù)字化展示等應(yīng)用場景。
代表設(shè)備：
先臨天遠OptimScan系列 高精度藍光三維檢測系統(tǒng)
Transcan C 可變分辨率彩色3D掃描儀
② 散斑式手持三維掃描
技術(shù)優(yōu)勢：
-流暢的數(shù)據(jù)掃描體驗，配合先進的算法及穩(wěn)定的視覺采集器件，可實現(xiàn)手持式便攜高效的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸不卡頓。（例：EinScan Pro 2X Plus V2手持快速模式下，數(shù)據(jù)采集幀率可達到30 fps；采用USB 3.0相機接口，實現(xiàn)更高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集和傳輸）
-出色的色彩還原能力。搭載彩色專業(yè)相機，可直接獲取物體表面色彩紋理信息，真實還原實物視覺外觀。
-兼容多種拼接模式，滿足不同尺寸實物的3D建模需求，特征或紋理豐富的物體，可不貼點采集物體數(shù)據(jù)。
技術(shù)劣勢：
-通常情況下，大部分LED結(jié)構(gòu)光三維掃描儀在面對一些復(fù)雜材質(zhì)，如機加工高反光表面、透明、黑深色物體時，需要顯影劑輔助（噴粉）。
-容易受環(huán)境光干擾，戶外掃描需遮陽。更適合在室內(nèi)辦公環(huán)境，或室外無陽光直射環(huán)境下使用。
適用場景：
-藝術(shù)文博、精準醫(yī)療、教育科研、虛擬展示等3D設(shè)計領(lǐng)域。
代表設(shè)備：
EinScan Pro 2X V2系列 多功能手持3D掃描儀
紅外VCSEL激光是一種不可見光源。通過高品質(zhì)VCSEL紅外激光投射器向被掃描物體投射具有一定結(jié)構(gòu)特征的光線（不會被肉眼所見），使用專門的紅外攝像頭進行采集獲取物體的三維空間信息，最后通過軟件對信息進行深入處理成像，重建出三維點云模型。
技術(shù)優(yōu)勢：
-”無光感“掃描。人眼刺激小，提升人體掃描舒適感。
-解決頭發(fā)掃描難題。紅外光源波長較長，可高效獲取頭發(fā)及絨毛狀物體的三維數(shù)據(jù)。
-場景和材質(zhì)兼容性強。搭配超大掃描幅面，可滿足多尺寸、多材質(zhì)、多場景的掃描需求；
-出色的彩色獲取能力。搭配先進的紋理映射算法，物體全彩信息輕松重現(xiàn)。
-環(huán)境光適應(yīng)能力強。室內(nèi)照明、室外陽光直射條件下，都可以進行直接采集數(shù)據(jù)。
技術(shù)劣勢：
- 紅外光源噪聲大，原始數(shù)據(jù)質(zhì)量在細節(jié)和精度上較弱于激光和LED結(jié)構(gòu)光，需要配合先進的掃描軟件算法才能實現(xiàn)較好的數(shù)據(jù)效果。
適用場景：
-適用于快速獲取人體、藝術(shù)品及家具等中大型物品的三維數(shù)據(jù)；
代表設(shè)備：
EinScan H系列 雙光源彩色手持3D掃描儀
Einstar手持3D掃描儀
先臨三維基于多年高精度三維視覺軟、硬件的研發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗，創(chuàng)新性地將多種光源集于一款設(shè)備，采用不同光源模式的搭配，如激光+紅外VCSEL光源，LED+激光，LED+紅外VCSEL光源，實現(xiàn)一機多能。用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用場景靈活選用相應(yīng)掃描光源，采用最符合應(yīng)用場景的掃描方式獲取物體的3D數(shù)據(jù)。
代表設(shè)備：
FreeScan Combo 計量級雙光源手持三維掃描儀
EinScan HX 雙藍光手持3D掃描儀
EinScan H系列 雙光源彩色手持3D掃描儀
以上光源模式涵蓋了目前市場上大部分的三維掃描儀類型，不同技術(shù)路線的產(chǎn)品，有各自的優(yōu)劣勢，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用場景需求進行選擇。
END
公司高精度3D掃描產(chǎn)品形態(tài)專業(yè)細分，擁有包括手持式激光三維掃描儀、跟蹤式三維掃描儀、固定式藍光三維掃描儀、多功能手持3D掃描儀、雙光源手持3D掃描儀等多種高精度光學(xué)全尺寸三維測量設(shè)備，為汽車工業(yè)、航空航天、能源重工、工程機械、電子電器、藝術(shù)文博、精準醫(yī)療、教育科研等行業(yè)用戶提供可適用不同尺寸、不同場景的技術(shù)方案，幫助企業(yè)在產(chǎn)品尺寸質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化、新品研發(fā)等方面提質(zhì)增效。
