三維掃描儀使用方法及操作技巧

　　三維掃描儀

　　大體分為接觸式三維掃描儀 和非接觸式三維掃描儀 。其中非接觸式三維掃描儀又分為光柵三維掃描儀（也稱拍照式三維描儀）和激光掃描儀。而光柵三維掃描又有白光掃描或藍光掃描等，激光掃描儀又有點激光、線激光、面激光的區(qū)別。

　　三維掃描儀功能：

　　1：三維掃描儀的用途是創(chuàng)建物體幾何表面的 點云（point cloud），這些點可用來插補成物體的表面形狀，越密集的點云可以創(chuàng)建更精確的模型（這個過程稱做三維重建）。若掃描儀能夠取得表面顏色，則可進一步在重建的表面上粘貼材質(zhì)貼圖，亦即所謂的材質(zhì)映射（texture mapping）。

　　2： 三維掃描儀可模擬為照相機，它們的視線范圍都體現(xiàn)圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于相機所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測量的是距離。

　　手持式三維掃描儀

　　手持式三維掃描儀原理：線激光手持三維掃描儀，自帶校準(zhǔn)功能，采用635nm的紅色線激光閃光燈，配有一部閃光燈和兩個工業(yè)相機，工作時將激光線照射到物體上，兩個相機來捕捉這一瞬間的三維掃描數(shù)據(jù)，由于物體表面的曲率不同，光線照射在物體上會發(fā)生反射和折射，然后這些信息會通過第三方軟件轉(zhuǎn)換為3D圖像。在掃描儀移動的過程中，光線會不斷變化，而軟件會及時識別這些變化并加以處理。光線投射到掃描對象上的頻率高達28，000points/s，所以在掃描過程中移動掃描儀，哪怕掃描時動作很快，也同樣可以獲得很好的掃描效果，手持式三維掃描儀工作時使用反光型角點標(biāo)志貼，與掃描軟件配合使用，支持攝影測量和自校準(zhǔn)技術(shù)。

　　定位目標(biāo)可以使操作員根據(jù)其需要的任何方式360°移動物體。真正便攜手持三維掃描儀，可裝入手提箱，攜帶到作業(yè)現(xiàn)場或者工廠間轉(zhuǎn)移十分方便。實現(xiàn)激光掃描技術(shù)的一些最高數(shù)據(jù)質(zhì)量，保持較高解析度，同時在平面上保持較大三角形，從而生成較小的STL文件。設(shè)備的形狀和重量分布有利于長時間使用，避免發(fā)生肌肉骨骼問題。功能多樣并方便用戶使用，允許在狹小空間內(nèi)掃描幾乎任何尺寸、形狀或顏色的物體。

　　手持式三維掃描儀原理是基于拍照式三維掃描儀原有基礎(chǔ)上設(shè)計的產(chǎn)品，掃描創(chuàng)建物體表面的點云圖，這些點可用來插補成物體的表面形狀，點云越密集創(chuàng)建的模型更精準(zhǔn)，可進行三維重建。

　　隨著國內(nèi)三維掃描儀技術(shù)的成熟及在各行各業(yè)的普及，三維掃描技術(shù)已成為生產(chǎn)制造中的一項重要技術(shù)支撐，起著不可或缺的作用，并逐漸形成一門新的科學(xué)。如何正確高效的操作三維掃描儀成為了眾多企業(yè)關(guān)心的問題。使用同樣一款三維掃描儀掃描同一物體時，不同的操作人員得到的數(shù)據(jù)結(jié)果度會有一定的差異，其原因便在于掃描人員在操作過程中所掌握的操作技巧。掌握三維掃描儀操作原理比較容易，但如果想成為“掃描專家”還需要一定的學(xué)習(xí)與反復(fù)操作。

　　三維光學(xué)掃描儀：主要包括三維激光掃描儀和拍照式三維掃描儀。本案例以精易迅的拍照式三維掃描儀為例，簡單敘述如何快速掌握三維光學(xué)掃描儀的操作方法：

　　三維掃描儀使用方法

　　工具/原料

　　三維掃描儀

　　電腦

　　第一，前期的準(zhǔn)備工作（主要分三步）

　　1步驟1：確保穩(wěn)定的三維掃描環(huán)境

　　進行三維掃描首先須確保三維掃描儀是建立在一個穩(wěn)定的環(huán)境中（包括光環(huán)境：避免強光和逆光對射；三維掃描儀的穩(wěn)固性等），要最大限度地減少環(huán)境破壞，確保三維掃描結(jié)果不會受到外部因素的影響。

　　2步驟2：三維掃描儀校準(zhǔn)（需要學(xué)習(xí)）

　　在三維掃描前，對機器進行校準(zhǔn)尤為關(guān)鍵的一步。三維掃描儀要知道自身在什么環(huán)境下進行掃描，才能掃描出準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)。在校準(zhǔn)過程中，要根據(jù)三維掃描儀預(yù)先設(shè)置的掃描模式，計算出掃描設(shè)備相對于對掃描對象的位置。

　　校準(zhǔn)掃描儀時，應(yīng)根據(jù)掃描對象調(diào)整設(shè)備系統(tǒng)設(shè)置的三維掃描環(huán)境。正確的相機設(shè)置會影響掃描數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因此必須確保曝光設(shè)置是正確的。嚴格按照制造商的說明進行校準(zhǔn)工作，仔細校正不準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)后，可通過用三維掃描儀掃描已知三維數(shù)據(jù)的測量物體來檢查比對，如果發(fā)現(xiàn)掃描儀掃描的精度無法實現(xiàn)時，需要重新校準(zhǔn)掃描儀。

　　3步驟3 ：對掃描物體表面進行處理

　　有些物體表面掃描是比較困難的。這些物體包括半透明材料（玻璃制品、玉石），有光澤，或顏色較暗的物體。對于這些物體需要使用啞光白色顯像劑覆蓋被掃描物體表面，對掃描物體噴上薄薄的一層顯像劑，目的是是為了更好的掃描出物體的三維特征，數(shù)據(jù)會更精確。需要注意的是，顯像劑噴灑過多，會造成物體厚度疊加，對掃描精度造成影響。注：顯像劑不會對物體表面及人體造成損害，掃描完成后用清水洗掉即可。

　　第二，開始掃描工作

　　準(zhǔn)備工作完成后便可以對物體進行掃描了。用三維掃描儀對掃描物體從不同的角度進行三維數(shù)據(jù)捕捉，更改物體擺放方式或調(diào)整三維掃描儀相機方向，對物體進行全方位的掃描。

　　第三，后期處理工作（主要分兩步，比較簡單）

　　1步驟1：點云處理

　　目前市面上流行的三維掃描儀均為點云自動拼接方式，無需后期手動拼接，即對物體表面掃描完成后，系統(tǒng)會自動生成物體的三維點云圖形。但需要操作人員對掃描得到的點云數(shù)據(jù)去除噪點（即多余的點云）以及對其進行平滑處理。

　　2步驟2：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

　　點云處理完后，要對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，目前都是系統(tǒng)軟件自動將點云數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成STL文件的。生成的STL數(shù)據(jù)可以與市面上通用的3D軟件對接。