创客关键词-5-3D扫描技术
一、3d扫描技术是什么？
三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算性能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。
二、3d扫描技术的原理
1.三维扫描及数字化系统在反求工程中发挥着巨大作用，高速三维扫描仪已在我国多家模具厂点得到应用,取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期看的模型所需的诸多功能,大大缩短了模具的研制制造周期。由于三维扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信以后将发挥更大的作用。
2.三维扫描技术能实现非接触丈量，且具有速度快、精度高的优点。而且其丈量结果能直接与多种软件接口。在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为一种快速的立体丈量设备，因其丈量速度快、精度高，非接触，使用方便等优点而得到越来越多的应用。用三维扫描仪对手板，样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据，这些数据能直接与YDD/YDM软件接口，在YDD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。
3.三维扫描设备是以三次元丈量系统为主。基本上以接触式〉和非接触式两大类。在早期是以探针式为主，固然价格较便宜，但速度较慢，而且以探针与物体接处会有盲点并且使软件物体轻易变形，影响扫描精度，但以一般除以上缺点，它可以具有很高丈量精度，适合做相对尺寸的丈量与质量治理；激光扫描速度快、精确度适当，并且可以扫描立体的物品获得大量点云数据，以利曲面重建，扫描完后在计算机读出数据，通常这部份称为反求工程前处理。
4.三维扫描技术从产生以来，到目前已经发展了很多扫描原理，从三维数据的采集方法上来看，非接触式的方法由于同时拥有速度和精度的特点，因而在反求工程中应用最为广泛，激光三角形法又根据光源的不同可以分为点光源和线光源两种不同的方式，不同的方式的到的数据的组织方法是不一样的。基于接触式的连续扫描丈量的方法由于具有比较高的精度，也得到了部分应用，但是从速度和价格上的指标就比非接触式差一些。
5.目前，有些专门研发三维扫描技术的公司将上述技术中的两种或几种结合在一起，形成了独特的复合式三维扫描仪，这种复合式三维扫描仪有的同时具备丈量三维数据的功能又具有丈量工件的二维轮廓的功能，巧妙的将不同扫描技术的优点结合到了一起，较好的避免了单一丈量扫描方式所带来的缺点，其应用潜力巨大，也是以后三维扫描技术的发展方向。
6.通常扫描后得到的丈量数据是由大量的三维坐标点所组成，根据扫描仪的性质、扫描参数和被测物体的大小，由几百点到几百万点不等，这些大量的三维数据点称为点云。
3d扫描技术的分类
大体分为接触式三维扫描仪和非接触式三维扫描仪。其中非接触式三维扫描仪又分为光栅三维扫描仪（也称拍照式三维描仪）和激光扫描仪。而光栅三维扫描又有白光扫描或蓝光扫描等，激光扫描仪又有点激光、线激光、面激光的区别。
1.三维扫描仪的用途是创建物体几何表面的点云（pointcloud），这些点可用来插补成物体的表面形状，越密集的点云可以创建精确的模型（这个过程称做三维重建）。若扫描仪能够取得表面颜色，则可进一步在重建的表面上粘贴材质贴图，亦即所谓的材质映射（texturemapping）。
2.三维扫描仪可模拟为照相机，它们的视线范围都体现圆锥状，信息的搜集皆限定在一定的范围内。两者不同之处在于相机所抓取的是颜色信息，而三维扫描仪测量的是距离。
手持式三维扫描仪
手持式三维扫描仪原理：线激光手持三维扫描仪，自带校准功能，采用635nm的红色线激光闪光灯，配有一部闪光灯和两个工业相机，工作时将激光线照射到物体上，两个相机来捕捉这一瞬间的三维扫描数据，由于物体表面的曲率不同，光线照射在物体上会发生反射和折射，然后这些信息会通过第三方软件转换为3D图像。在扫描仪移动的过程中，光线会不断变化，而软件会及时识别这些变化并加以处理。光线投射到扫描对象上的频率28,000points/s，所以在扫描过程中移动扫描仪，哪怕扫描时动作很快，也同样可以获得很好的扫描效果，手持式三维扫描仪工作时使用反光型角点标志贴，与扫描软件配合使用，支持摄影测量和自校准技术。
定位可以使操作员根据其需要的任何方式360°移动物体。真正便携手持三维扫描仪，可装入手提箱，携带到作业现场或者工厂间转移方便。实现激光扫描技术的一些高数据质量，保持高解析度，同时在平面上保持较大三角形，从而生成较小的STL文件。设备的形状和重量分布有利于长时间使用，避免发生肌肉骨骼问题。功能多样并方便用户使用，允许在狭小空间内扫描几乎任何尺寸、形状或颜色的物体。
手持式三维扫描仪原理是基于拍照式三维扫描仪原有基础上设计的产品，扫描创建物体表面的点云图，这些点可用来插补成物体的表面形状，点云越密集创建的模型更精准，可进行三维重建。
三、3d扫描技术的应用
建立在三维扫描仪基础上的三维扫描技术主要应用在以下领域：
一、产品设计
1.三维扫描技术可用于各个行业的产品设计当中；
2.包括飞机制造业、航空航天、汽车、模具制造、铸造行业、玩具制造业、制鞋业等；
3.特别是在汽车、飞机、玩具等领域，并非所有的产品都能由CAD设计出来，尤其是具有非标准曲面的产品，在某些情况下常采用“直觉设计”，设计师直接用胶泥、石膏等做出手工模型，或者需要按工艺品的样品加工，该模型和样品一般具有复杂曲面特征。
4.采用三维扫描仪，可对这些样品、模型进行扫描，得到其立体尺寸数据，并直接与各种CAD/CAM软件接口，完成建模、修改、优化和快速制造。
5.同时，由于三维扫描仪采用非接触式技术，对易碎、易变性物体，也能实现好的测量，有利于产品的优化设计。
二、逆向工程的教学
三维扫描技术能帮助建设逆向工程实训室，有利于培养学生良好的职业素质，开发他们自主学习、举一反三的能力。
三、快速制造系统
1.快速制造系统是目前国际上机械行业的研究热点之一，其中一个重要环节就是从实物到数字模型，而这正是三维扫描技术研究的内容。
2.三维扫描设备甚至能获得物体内腔的结构。
3.将三维扫描设仪与3D打印机相结合，可以构成快速制造系统，实现样件、试制件的快速设计与制造。
四、服装加工工业
1.传统的服装制作加工都是按照标准尺寸批量生产的。
2.随着生活水平的提高，人们开始越来越多地追求个性化服装设计，量体裁衣。
3.三维扫描仪可以快速地测得人身体的所有尺寸，获得其立体模型，把这些数据与服装CAD技术结合，可以在计算机中的数字化人体模型上，按每个人的具体尺寸进行服装设计，设计出合适的服装，并可以直接在计算机上观看终的着装效果。
五、影视特技制作领域
1.随着计算机图形图像技术的飞速发展，计算机影视特技技术也越来越广泛地应用于影视、广告业，给人们带来了全新的视觉感受，实现了过去无法想像的特技效果，已经成为高质量影视、广告制作中不可缺少的手段。
2.采用三维扫描技术，能迅速、方便地将演员、道具、模型等的表面空间和颜色数据扫描入计算机中，构成与真实物体完全一致的三维彩色模型，实现各种高难度特技效果。
3.这不但大大地提高了制作水平和艺术效果，同时也节约了制作费用和制作时间。
六、脚型数据的精确
利用脚型三维扫描仪可以对真人脚型的三维数据有一个全面的分析，这类技术可以被推广在鞋厂、个性化制鞋工作室、医学的脚型矫正等领域。是一种非常生活化的应用方式。
七、游戏领域
随着技术的进步，现代计算机游戏己经进入了三维、互动、虚拟现实阶段，三维扫描不仅可以为游戏、娱乐系统提供大量具有极强真实感的三维彩色模型，还可以将游戏者的形象扫描输入到系统中，达到极佳的“参与感”、“沉浸感”，让你感受到梦幻般的效果。
八、文物保护领域
1.对于文物保护，三维彩色扫描技术能以不损伤物体的手段，获得文物的外形尺寸和表面色彩、纹理，得到三维彩色拷贝。
2.所记录的信息完整全面，而不是像照片那样仅仅是几个侧面的图像，且这些信息便于长期保存、复制、再现、传输、査阅和交流，使研究者能够在不直接接触文物的情况下，甚至在千里之外，对其进行直观的研究，这些都是传统的照相等手段所无法比拟的。
3.有了这些信息，也给文物复制带来很大的便利。
4.目前，许多已将这一技术用于文物工作，美国斯坦福大学利用三维扫描技术实施“数字化米开朗基罗”项目，计划将文艺复兴时期的这位意大利着名雕塑家的作品数字化。
5.英国自然历史博物馆利用三维扫描仪对文物进行扫描，将其立体色彩数字模型送到虚拟现实系统中，建立了虚拟博物馆，令参观者犹如进入了远古时代。
九、蜡像、雕塑创作领域
1.三维扫描仪与数控雕刻机、快速成型设备相结合，实现了对雕塑、蜡像创作领域的颠覆，同时也能更好的促进艺术家的工作。
2.艺术家们可通过三维扫描仪获得对象的立体模型，然后利用CAD、二维建模软件，充分发挥他们的艺术想像力和创造力，对原始模型进行随心所欲的加工、变形，随时观看效果，满意后方进行加工制作。
十、生物医疗领域
1.三维扫描技术能快速测量人体的各个部分；
2.包括牙齿、面颌部、肢体等的尺寸，因此，对美容、矫形、修复、口腔医学、假肢制作都非常有用。
3.在发达中，美容、整形外科、假肢制造、人类学、人体工程学研究等工作都开始应用三维扫描仪。
4.同时，在考古、刑侦领域，有时需根据人或动物的骨骼来恢复其生前的形象，也可采用三维扫描仪将骨骼的坐标数据输入计算机，作为恢复工作的基础数据。
四、3D扫描技术拓展应用
3D扫描技术基本原理http://www.eepw.com.cn/article/279733.htm
书籍
3D扫描与模型重建
本书是职业教育双语教材之一，由鲁班工坊主要建设单位天津机电职业技术学院“3D扫描与模型重建”专业教师团队编写，以鲁班工坊设备为载体，参照全国职业院校技能大赛“三维建模数字化设计与制造”赛项标准编写而成。
本书主要内容包括模型的数据采集、点云数据的处理封装、模型的逆向重建等内容，选用塔型件、幕布遥控器、安全锤等实物进行深入浅出的讲解。
本书可作为鲁班工坊的教学与培训用书，亦可作为高等职业院校机械设计专业、计算机辅助制造技术专业及相关专业教材。
创客关键词-5-3D扫描技术
三维激光设计
【内容简介】
《公路工程三维激光扫描勘测设计》主要介绍了公路工程三维激光扫描勘测和设计技术与方法。全书共分为5章，详细介绍了激光扫描测量技术发展与前景、激光扫描测量原理与平台系统、新建公路激光扫描测量技术、改扩建公路激光扫描测量技术、激光扫描测量与公路CAD协同设计等内容。
《公路工程三维激光扫描勘测设计》可供公路勘测设计人员学习使用，也可供相关专业的师生参考使用。
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相关链接:
3D扫描仪
http://ency.chaoxing.com/mdetail/4E3AAC13330E93F9A3EDD96858D294FA?appId=1000
3D扫描仪到底是怎么工作的
https://mp.weixin.qq.com/s/7Qb7VWCcRrQjtawoyjhPGA
干货Ⅰ手持3D扫描仪大盘点
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