三维扫描

三维扫描是对现实世界的物体或环境进行分析的过程，以收集其形状和可能的外观（如颜色）的数据。然后，所收集的数据可用于构建数字三维模型。三维扫描仪可以基于许多不同的技术，每一种都有其自身的局限性、优势和成本。在可以被数字化的物体种类方面，仍然存在许多限制。

例如，光学技术在处理黑暗、闪亮、反射或透明物体时可能会遇到许多困难。

例如，工业计算机断层扫描、结构光三维扫描仪、LiDAR和飞行时间三维扫描仪可用于构建数字三维模型，无需进行破坏性测试。

收集的三维数据对各种应用都很有用。这些设备被娱乐业广泛用于电影和视频游戏的制作，包括虚拟现实。

这项技术的其他常见应用包括增强现实、动作捕捉、手势识别、机器人绘图、工业设计、矫形器和假肢、逆向工程和原型设计、质量控制/检查和文物数字化。

三维扫描仪的目的通常是为了创建一个三维模型。这个三维模型包括一个多边形网格或主体表面的几何样本的点云。然后，这些点可以用来推断主体的形状（这个过程称为重建）。如果在每个点上收集颜色信息，那么也可以确定主体表面的颜色或纹理。

三维扫描仪与照相机有几个共同的特点。像大多数相机一样，它们有一个类似于锥体的视场，而且像相机一样，它们只能收集没有被遮挡的表面的信息。照相机收集的是其视场内表面的颜色信息，而三维扫描仪收集的是其视场内表面的距离信息。

三维扫描仪产生的图片描述了图片中每一点到表面的距离。这使得图片中每个点的三维位置可以被确定。在某些情况下，单次扫描不会产生一个完整的主体模型。从不同的方向进行多次扫描，通常有助于获得有关被摄体所有方面的信息。

这些扫描必须被带入一个共同的参考系统，这个过程通常被称为对齐或注册，然后合并以创建一个完整的三维模型。这整个过程，从单一的范围图到整个模型，通常被称为三维扫描管道。

以数字方式获取三维物体的形状有多种技术。这些技术适用于大多数或所有传感器类型，包括光学、声学、激光扫描、雷达、热能和地震。

一个成熟的分类将它们分为两种类型：接触和非接触。

非接触式解决方案可进一步分为两大类：主动和被动。这两类中的每一类都有各种技术。

接触式接触式三维扫描仪的工作方式是物理探测（接触）零件，并在探头围绕零件移动时记录传感器的位置。

接触式三维扫描仪有两种主要类型。三坐标测量机（CMM），传统上有3个垂直的移动轴，在Z轴上安装一个触摸探头。当测头在零件上移动时，每个轴上的传感器记录位置，以生成XYZ坐标。

现代坐标测量机是5轴系统，其中两个额外的轴由可旋转的传感器头提供。

三坐标测量机是最精确的三维测量形式，可以达到微米级的精度。三坐标测量机的xxx优势在于它可以在自主（CNC）模式下运行，也可以作为手动探测系统。

三坐标测量机的缺点是其前期成本和操作所需的技术知识。铰接臂一般有多个部分，每个关节上都有极地传感器。

根据三坐标测量仪，当关节臂围绕零件移动时，传感器记录其位置，并通过复杂的数学和手腕旋转角度以及每个关节的铰链角度来计算手臂末端的位置。虽然通常不像CMM那样精确，但关节臂仍能达到很高的精度，而且更便宜，使用起来也略为方便。

它们通常没有CNC选项。现代CMM和关节臂也都可以安装非接触式激光扫描仪，而不是触摸探头。

非接触式有源扫描器发射某种辐射或光，并检测其反射或辐射通过物体，以探测物体或环境。可能使用的辐射类型包括光、超声波或X射线。

三维激光扫描仪是一种主动式扫描仪，使用激光来探测对象。