對于工業制造部門和其他相關行業的人來說，3D 激光掃描服務正在迅速成為 3D 激光掃描過程的許多方面的標準。從設計過程到產品的檢驗和分銷，3D 掃描服務是必不可少的。

在您逐步學習如何使用 3D 打印機之前，您應該首先了解 3D 激光掃描過程的工作原理、它如何使您的公司受益、它的各種應用以及當今行業的趨勢。

什么是 3D 激光掃描？

3D 激光掃描是一種利用激光測量物體幾何形狀以制作數字 3D 模型的技術。這項技術在許多行業和環境中都有使用，因為 3D 激光掃描可以捕獲物體的 3D 數據，無論其表面特征或大小如何。

由于掃描是用激光完成的，因此無需物理接觸物體即可精確記錄物體的現有尺寸。通過這些掃描，您將能夠使用 3D 成像軟件生成模型。

什么是 3D 成像？

本質上，3D 成像是在 2D 圖像中創建深度錯覺的能力。程序處理 2D 圖像中的數據，使其以 3D 格式顯示。實際上，如果您需要以數字方式構建對象，3D 成像很有用，當您需要打印 3D 模型時它也很有用。

激光掃描生成的 3D 模型是通過使用激光點或線從各種視點捕獲測量值來構建的。激光和計算機軟件捕獲的數千個數據點被組合成點云。這些點云包含的坐標都具有 x、y 和 z 值，其中 x 代表東距，y 代表北距，z 代表高程。這些點值中包含的詳細信息和信息量使用戶能夠以數字方式構建準確的模型。

3D激光掃描儀的四大應用：

整個工業制造行業都使用 3D 激光掃描是有原因的。它在可以為公司提供大量價值的各種應用程序中非常有用。下面，您會發現公司使用 3D 激光掃描的一些重要的方式：

1. 3D建模、設計和打印

完成 3D 激光掃描后，您將有多種不同的方式使用數據。例如，3D 激光掃描常見的應用之一是將其轉換為數字模型。通常，使用 Artec Studio 等 3D 軟件將這些數字模型轉換為 3D CAD 格式。在程序中，您可以查看模型并與之交互。

很多時候，公司使用從掃描產品或設施中獲得的 3D 數據來幫助自己設計類似的產品或設施。此外，3D 激光掃描令人印象深刻的新應用之一是 3D 打印。借助 3D 打印，可以掃描并打印出各種尺寸的建筑物對象或模型。

2.逆向工程

如果您有不知道尺寸的物體，您可以使用 3D 激光掃描來獲得準確的測量結果。然后，來自掃描的數據可以生成多種格式的對象或空間的 3D 模型。這種逆向工程功能意味著即使沒有設計文檔，公司也可以弄清楚如何重建對象。

3. 規劃

3D 激光掃描在多個行業中有益的應用之一是能夠更好地規劃未來行動和原型。假設您有一個設施，并希望為其添加新機器或區域。您可以掃描當前設施以查找設施或機器的新部件可以適合當前結構的位置。同樣的原則也適用于需要與公司其他產品兼容的產品。

4. 營銷和教育應用

對于與客戶合作并從事設計工作的公司，3D 激光掃描可以幫助營銷團隊以虛擬方式將他們的產品帶給客戶。在教育領域，3D 激光模型可用作指導工具，向人們展示如何正確構建或生產不同的物品。例如，建筑系學生可能會發現教師向他們展示建筑物如何通過掃描提供的數據保持其結構完整性很有價值。

盡管 3D 掃描有時仍然看起來很神奇，但它是通過多年來不斷改進的高度先進技術實現的。3D 激光掃描儀是一種非接觸式、非破壞性的數字技術，它通過使用一束激光來捕捉物理對象的形狀。它創建一個點云，或坐標系中的一組數據點，表示三維對象的確切大小和形狀。

3D 掃描儀測量物體的精細細節，捕捉自由形狀并為具有復雜幾何形狀和輪廓表面的物體生成準確的點云。這使您可以快速捕獲精確的數據并快速交付。

3D激光掃描儀的工作原理：3D 激光掃描過程

多年來，3D 激光掃描經歷了一場革命，提供了更高的精度、更快的掃描速度和更好的結果。除了距離測量外，激光束的受控轉向使該過程成為可能。機器中的內部旋轉編碼器通過調整幾個掃描鏡來引導激光束來控制掃描的運動。該過程分幾個步驟進行：

1.掃描

3D 激光掃描過程的第，，一步是挑選您想要掃描的物體或設施。選擇對象后，您需要對其進行掃描。對于較小的物體，您可以將它們放在數字化儀的底座上以開始掃描過程。對于較大的物體，例如建筑物，您需要使用可以帶到現場的其他類型的便攜式 3D 激光掃描儀。

3D 掃描有哪些不同類型？

要正確掃描物體，您需要了解當今市場上兩種主要的 3D 掃描類型：飛行時間和三角測量。

- 三角測量

三角測量使用三角法來獲得對象的準確尺寸。該方法涉及使用掃描儀和相機，相機位于三角形的頂部頂點，激光掃描儀位于相機下方的第-二個頂點。對象位于第三個頂點，等待掃描。

一旦掃描儀、相機和物體就位，掃描儀就會掃描物體。由于已知激光和相機之間的距離和角度，掃描儀可以計算到物體的距離，然后開始測量整個物體。

掃描儀通過發射激光線進行測量。這條線讓它可以一次掃描和測量物體的橫截面。激光向上移動物體的表面，直到它捕獲其所有尺寸。然后將獲得的數據輸入計算機，然后您可以將其用于各種應用程序。通常，公司將這種類型的掃描用于短距離應用，對象通常更小。

- 飛行時間

與三角測量相比，飛行時間掃描可以發生在很遠的距離，并且通常用于較大的掃描工作，例如建筑物或車輛。在實踐中，這些掃描儀可以被認為是激光測距儀，因為它們確定到它們正在掃描的物體或表面的距離，以幫助它們進行測量。他們進行這些測量的方式是通過激光雷達系統。

激光雷達如何工作？簡而言之，激光雷達通過發射激光來收集準確的數據，然后測量光到達表面并反彈回傳感器所需的時間。由于光速是已知的常數，因此到達表面并反彈回來所需的時間會告訴 3D 掃描儀它們之間的距離。

一旦確定了距離，激光將開始掃描，一次測量一個點的距離。掃描儀會自動將激光移動到其視野中表面的每個點，這個過程非常快。大多數飛行時間掃描儀每秒可以測量數千個數據點。由于其中遠程掃描能力，這種方法常用于環境或測量掃描。

2. 數據

這個過程產生的數據就是點云。在激光運動期間，計算機顯示器上會出現數百萬個點，從而捕獲任何掃描對象的整個表面形狀。使用 TX8 激光掃描儀等尖-端模型，該過程每秒可收集多達一百萬個點。掃描儀將精度保持在精確值的 0.0005 英寸以內。

點云數據文件很大。在它們生成之后，它們被注冊并合并到對象的 3D 表示中。然后，根據特定的應用程序使用各種軟件包對它們進行后處理。

3. 數據使用

一旦收集了數據并在您使用的任何掃描軟件中完全渲染了圖像，您就可以通過軟件的 3D 成像功能選擇您想要創建的模型類型。有時您可能只想要一個數字模型，但如果您想看到產品的更具體的視覺表示，您也可以打印出模型。

如果您將獲得的數據用于檢查目的，您可以將設計師的 CAD 標稱數據與您掃描的對象進行比較。從該比較中，您可以收到使用彩色地圖的偏差報告。該報告將顯示任何 CAD 數據和掃描數據之間的差異。

此外，這些數據可用于使用 CAD 模型進行逆向工程。對象的激光掃描將提供大量信息，然后您可以使用這些信息對對象進行逆向工程。在該軟件中，可以插入來自對象的點云數據，以構建對象幾何形狀的 3D CAD 模型。

生成 CAD 模型后，很容易快速復制掃描對象的精確副本。逆向工程還允許公司糾正以前模型中的任何缺陷。通過對它們進行逆向工程，他們可以找到缺陷，然后在調整 CAD 模型中存在問題的部件時保持工作正常。

使用 3D 激光掃描的好處

3D 激光測繪和掃描帶來了工業制造商和其他企業明智地利用的幾個好處。為了讓您了解 3D 激光掃描如何為您的公司提供幫助，請考慮以下好處：

質量控制。在確保正確生產產品方面，3D 激光掃描正迅速成為必需品。它通過能夠為用戶提供產品結構的快速更新來證明其價值。例如，一家公司可以利用從掃描中獲得的數據，在產品向公眾公開之前捕捉任何已犯的錯誤并糾正它們。
快速原型制作。3D 激光掃描的好處是能夠減少所需的原型周期數。借助 3D 掃描數據，您將減少創建的原型，因為您將能夠在投入生產之前立即進行測量。在生產之前，將使用正確的物理測量來構建對象，使其具有正確的比例和適當的功能。

優化工程和制造。通過 3D 掃描收集的數據可以應用于項目的工程部分。例如，3D 掃描數據將幫助您對創建或修改的產品進行 CAE、FEA 和 CFD 工程分析。

準確的文檔。在各行各業，3D 激光掃描使公司能夠精確記錄他們提供的產品。通過 3D 激光掃描，公司可以快速對其提供的所有產品進行精確測量。

滿足期限。雖然可能并不明顯，但 3D 掃描服務可以幫助公司密切關注其工作進度。如果您是一家建筑公司，定期激光掃描將為您提供工地上已完成多少工作的詳細分類，從而確保按時完成任務。同樣的原理也適用于物體的制造，因為激光掃描可以密切關注正在生產的任何東西的進度。

影響 3D 激光掃描能力的技術趨勢

目前，3D 激光掃描行業正在爭論使用攝影測量或 3D 激光掃描來制作 3D 交互式模型的優點。一般來說，如果您需要快速覆蓋大量空間，使用攝影測量，但對于那些想要更高精度的人來說，激光掃描儀是不從的選擇。

使 3D 激光掃描速度更快的一個主要技術趨勢是無人機的出現，它可以在難以到達的區域快速收集數據。這項新技術在速度方面縮小了攝影測量和 3D 激光掃描之間的一些差距。公司也開始使用無人機來消除 LiDAR 收集過程，這可以降低與 LiDAR 相關的一些成本。

隨著逆向工程和零件檢測繼續成為工業制造的主要固定裝置，3D 激光掃描提供的精度使其成為以前攝影測量方法的明確選擇。其他新趨勢包括更多的移動 LiDAR 掃描儀、更高的自動化和更快的流程、多模式掃描的增長以及更大的 AR/VR 集成。

中晟智能科技專業從事高端測量儀器銷售和技術服務。公司與蔡司，馬波斯，卓勒，費斯托，雄克等品牌有著14年合作經驗，代理產品包含多款三坐標測量機、多功能工業CT測量機、顯微鏡、三維掃描儀等相關測量產品。產品廣泛應用于汽車、模具、機械、電子、半導體元器件、塑膠、航天航空等重要領域。

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