3D三維掃描儀類型工作原理精度及應用
通常3D三維掃描儀分兩種,(線)激光掃描儀和(面)結構光掃描儀。結構光掃描儀往往比激光傳感器測量范圍要小,但是更高效、測量精度更高。例如常見的激光掃描儀最高分辨率為0.05,精度為0.02+0.035/m,而結構光掃描儀最高分辨率可達0.02,精度高達0.005。市面上常見的手持式(或配合機械手)掃描儀大多搭載線激光傳感器,擁有較大的測量范圍和靈活性。
傳統(tǒng)的手持式3D三維掃描儀由于面幅限制,通常需要通過拼接點完成工件整體的掃描,為保證拼接精度和效率,需要在工件上貼很多參考點,確保至少有3個不在同一平面上的點包含在每兩個面幅里。近些年出現(xiàn)了跟蹤式激光掃描儀,通過跟蹤儀記錄激光掃描儀的實時位置,無需在被測工件上張貼參考點。一般來講,通過參考點拼接的方式可以完整地掃描比掃描儀視場范圍大得多的零件,但由于本身依賴獲取參考點中心時的位置偏差,導致越大的零件損失的精度越多。同樣的道理,對于跟蹤式三維掃描儀,由于其跟蹤的范圍更大,跟蹤到的參考點空間精度更差,因此其測量精度遠低于常規(guī)的三維掃描儀。

按照VDI 2634或ISO 10360-8,通常使用Probe Form Error、Probe Size Error及Sphere Distance Error等指標來評價三維掃描儀的精度。
?Probing Form Error
Probing Form Error = PF = Rmax - Rmin (使用25個點擬合球)
Probing Form Dispersion = PD = Rmax - Rmin (使用1σ點擬合球)
?Probing Size Error
PS = Dmeas?– Dcal(使用25點擬合球)
PSall?= Dmeas?– Dcal(使用所有點擬合球)
?Sphere Distance Error
SD = Max(SDmeas– Sdcal?)

如前所述,三維掃描儀通常分為激光掃描儀和結構光掃描儀。
激光掃描儀通過激光發(fā)射器發(fā)射出紅/藍激光線,傳感器接收激光信號,發(fā)射器和接收傳感器相對位置固定,因此可以通過三角測距法獲得被測點的位置。通常有以下幾種形式:
?手持式
?配合三坐標
?配合機械手
結構光掃描儀通過結構光發(fā)射器向工件表面投影光柵,兩個CCD相機接收,根據(jù)三角測距原理,獲得光柵各點的位置信息。通常結構光掃描會結合參考點系統(tǒng),針對光柵投影的每一個點,形成一個超定方程組,并通過軟件求得最小二乘解。通常有以下形式:
?配合支架
?配合機械手

3D三維掃描儀主要應用與質(zhì)量控制和逆向工程。
質(zhì)量控制
逆向工程
分行業(yè)來看,三維掃描儀主要應用于如下行業(yè):
塑膠
鑄造、鈑金、模具
航空航天
醫(yī)療
藝術品及文物
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