三維掃描儀種類及其工作原理
責任編輯:陳玉泳 時間:2013-07-14 15:29
[導讀]隨著信息和通信技術的發(fā)展,人們在生活和工作中接觸到越來越多的圖形圖像。下面我們來介紹按照出現(xiàn)的時間和傳感方式的不同常用的三維掃描儀的種類和它們的工作原理,以便大家
首先,按照出現(xiàn)的時間以及工作性能原理,三維掃描儀可以分為三類:
1 激光點式掃描儀。 基本特征,光源為激光,在掃描時看到一個紅色的點在物體表面,只能逐點攝取 三維數(shù)據(jù),有點拼接面,由面拼接至立體。這類三維掃描儀出現(xiàn)的時間最早,是 三維掃描儀從無到有的飛躍。其代表產(chǎn)品,羅蘭。然而以今天的眼光來看, 其 速度精確度和當今主流的三維掃掃描儀相去甚遠。
2 激光線三維掃描儀。 基本特征,光源為激光,掃描點數(shù),每秒在 10 萬點左右。 在掃描時看到一條 紅色的線或者十字架在物體表面, 每次攝取這條線上的三維數(shù)據(jù),拼接成面進 一步至立體。其代表產(chǎn)品為柯尼卡美能達,handyscan。 這類產(chǎn)品以其便攜, 輕巧受用戶歡迎。然而,由于激光線掃描原理所決定的,要掃描一個物體必須由 線到面由面到立體經(jīng)過數(shù)萬次拼接,其精度的損失是難以密度。因此,就精度這 個指標來說沒同第三代掃描儀是不可相提并論的。
3 白光光柵三維掃描儀 基本特征,白光為光源,對人體完全無害, 每秒最低 80萬點,最高可達 800 萬點。 在掃描時,掃描頭內(nèi)部的光柵機發(fā)出光柵,投影到物體表面。 每次掃描 都是一個面,由面拼接成立體, 掃描一個物體需要幾次, 最多 200次拼接(掃 描整車)。此類產(chǎn)品以其高精度以及大工作量受到用戶的歡迎。 但是其便攜性 不如手持式激光掃描儀。
另外,關于三維掃描儀的精確度,至今國內(nèi)尚無標準。國際上認知度最高的一個 標準是德國的 VDI2634 標準。不同類型的掃描儀不在同一標準下制定的精確度 是無法直接對比的。然而主流白光三維掃描儀都是按照德國 VDI2634 標準來確 定精度的,不同品牌的掃描儀也可以進行比較。
另外,根據(jù)傳感方式的不同,常用的三維掃描儀分為接觸式和非接觸式兩種。 接觸式的采用探測頭直接接觸物體表面,通過探測頭反饋回來的光電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字面形信息,從而實現(xiàn)對物體面形的掃描和測量,主要以三坐標測量機為代表。
接觸式測量具有較高的準確性和可靠性;配合測量軟件,可快速準確地測量出物體的基本幾何形狀,如面,圓,圓柱,圓錐,圓球等。其缺點是:測量費用較高;探頭易磨損。測量速度慢;檢測一些內(nèi)部元件有先天的限制,故欲求得物體真實外形則需要對探頭半徑進行補償,因此可能會導致修正誤差的問題;接觸探頭在測量時,接觸探頭的力將使探頭尖端部分與被測件之間發(fā)生局部變形而影響測量值的實際讀數(shù);由于探頭觸發(fā)機構(gòu)的慣性及時間延遲而使探頭產(chǎn)生超越現(xiàn)象,趨近速度會產(chǎn)生動態(tài)誤差。
隨著計算機機器視覺這一新興學科的興起和發(fā)展,用非接觸的光電方法對曲面的三維形貌進行快速測量已成為大趨勢。這種非接觸式測量不僅避免了接觸測量中需要對測頭半徑加以補償所帶來的麻煩,而且可以實現(xiàn)對各類表面進行高速三維掃描。
目前,非接觸式三維掃描儀很多,根據(jù)傳感方法不同,常用的有基于激光掃描測量、結(jié)構(gòu)光掃描測量和工業(yè)CT等的,分別代表市面上主流的三維激光掃描儀,照相式三維掃描儀,和CT斷層掃描儀等。
圖為 精易迅照相式三維掃描儀工作原理
采用非接觸式三維掃描儀因其接觸性,對物體表面不會有損傷,同時相比接觸式的具有速度快,容易操作等特征,三維激光掃描儀可以達到5000-10000點/秒的速度,而照相式三維掃描儀則采用面光,速度更是達到幾秒鐘百萬個測量點,應用與實時掃描,工業(yè)檢測具有很好的優(yōu)勢。(更多三維掃描儀資訊請繼續(xù)關注納金網(wǎng)http://www.westwoodtownhomes.com/)
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