隨著科學技術(shù)快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品外觀設(shè)計逐漸趨向于個性化和藝術(shù)化，加工制造周期大大縮短，因此對產(chǎn)品加工與測量精度要求也更加嚴格，專業(yè)人員正在不斷尋求一種更為快速、準確地建模和檢測方法。

結(jié)構(gòu)光三維掃描儀通過結(jié)構(gòu)光柵技術(shù)，具有操作簡單、測量速度快和精度高等優(yōu)勢，逐漸成為當下數(shù)據(jù)采集的一種主流技術(shù)。

#1

結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)工作原理

三維掃描是一種集光、機、電和計算機技術(shù)于一體的立體視覺測量技術(shù)，主要用于對物體空間外形、結(jié)構(gòu)和色彩掃描，從而獲得物體表面三維數(shù)據(jù)。

結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)主要由圖像采集、相機標定、特征提取、立體匹配和三維點云計算和處理系統(tǒng)五部分組成。其中相機標定、特征提取和立體匹配是結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

▲魔拍系列產(chǎn)品應(yīng)用結(jié)構(gòu)光技術(shù)

結(jié)構(gòu)光掃描測量技術(shù)的原理如下：光源經(jīng)過投射系統(tǒng)將光柵條紋投射到被測物體上，經(jīng)過被測物體形面調(diào)制形成測量條紋，由相機采集測量條紋圖像，進行解碼和相位計算，最后利用外極線約束準則和立體視覺技術(shù)獲得測量曲面的三維數(shù)據(jù)。

▲MP80 pro 作業(yè)中

結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)的意義在于能夠?qū)嵨锪Ⅲw信息轉(zhuǎn)換為計算機能直接處理的數(shù)字信號，為實物數(shù)字化提供了技術(shù)支持。

#2

結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)光三維掃描儀通過掃描物體獲取物體表面三維點云數(shù)據(jù)，具有全自動拼接、掃描范圍大、速度快和精度高等特點，在汽車、模具、文物保護等領(lǐng)域有著比較廣泛的應(yīng)用前景。

1.汽車制造領(lǐng)域

傳統(tǒng)汽車檢測主要依靠三坐標測量機，該方法速度慢、操作復雜且自由曲面難以檢測，容易出現(xiàn)人為失誤的問題。

▲汽車座椅及坐墊數(shù)據(jù)測量

結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)通過對已有零部件的三維掃描，可以精確獲取其表面特征，尤其是曲面特征，實現(xiàn)對復雜結(jié)構(gòu)的研究以及改型設(shè)計，這將快速提升生產(chǎn)制造效率。

▲汽車內(nèi)部掃描建模

另外以每秒16幀的速率對汽配件進行快速掃描，獲取高密度點云資料，再結(jié)合積木三維檢測軟件，可自動分析輸出檢測報告，清楚顯示工件的誤差值，能夠用于汽車產(chǎn)品研發(fā)與質(zhì)量控制，甚至可以實現(xiàn)直接加工功能，讓企業(yè)能夠及時掌握產(chǎn)品品質(zhì)情況，大幅度提高工作效率，縮短汽車設(shè)計開發(fā)周期，降低企業(yè)研發(fā)投入成本，增強企業(yè)市場競爭力。

2.模具制造領(lǐng)域

目前，工業(yè)產(chǎn)品改型和創(chuàng)新需求越來越多，客戶對模具逆向設(shè)計的要求也越來越專業(yè)。

結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)幾乎涵蓋所有零部件及孔位三維數(shù)據(jù)獲取，可以提高產(chǎn)品高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集效率，實現(xiàn)三維重建，并利用重建后的三維模型進行創(chuàng)新設(shè)計及模具設(shè)計，減少再設(shè)計時間，避免模具制造中出現(xiàn)資源浪費等問題。

▲模具建模

積木易搭三維掃描一體化方案，提高逆向設(shè)計人員的設(shè)計效率，對復雜且繁多的模具進行三維掃描，獲取到高精度的三維數(shù)據(jù)，保證設(shè)計結(jié)果的準確，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高制造效率，提供開模工作的質(zhì)量保證。

3.文物保護和數(shù)字化展示

結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)可以對考古現(xiàn)場、考古環(huán)境進行掃描，在文物復制、文物修復、文物虛擬展示以及大型文物的測繪與監(jiān)測方面均扮演了重要角色，并為日后研究提供更加全面的數(shù)字三維資料。

結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)掃描文物，利用非接觸測量，再通過計算機程序的測算，獲取精確的損失部位三維數(shù)據(jù)，從而復原得到完整的三維數(shù)字模型。通過對文物材質(zhì)的數(shù)字化分析，3D打印可直接制作出文物缺失部位，且吻合度極高，能夠?qū)崿F(xiàn)復制部件與文物殘破邊緣的無損對接，最復原文物全貌。這種先進的文物修復方式大大避免了翻模及脫模過程可能會給文物造成的二次傷害，是數(shù)字化新技術(shù)惠及文物保護事業(yè)的體現(xiàn)。

▲文物掃描建模

另外，結(jié)合AR、VR、MR 等虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為參觀者還原出一個栩栩如生的三維博物館場景，比如基于三維技術(shù)的支持，積木易搭成功實現(xiàn)了全景洛陽博物館的虛擬展館建設(shè)，展現(xiàn)了十三朝古都洛陽的博大精深的燦爛文化，突破了時間和空間的限制，讓參觀者能領(lǐng)略到我國悠久的歷史文化風采。

▲全景洛陽博物館

結(jié)構(gòu)光三維掃描儀作為一種可以準確、快速獲得物體模型的設(shè)備，在企業(yè)實際應(yīng)用中逐漸得到認可。掌握結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)、學會使用三維掃描儀是逆向工程、質(zhì)量檢測的基礎(chǔ)。

結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)是現(xiàn)階段較為新穎的掃描技術(shù)，已經(jīng)在許多領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用，隨著三維掃描技術(shù)不斷發(fā)展，在未來眾多行業(yè)中，結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)優(yōu)勢將日益凸顯，應(yīng)用所涵蓋的領(lǐng)域也將更加廣泛。#建模##展會##科技#