最早出現的是接觸式測量方法,代表是三維坐標測量機,雖然精度達到
微米量級(0.5mm),但是由于體積巨大、造價高以及不能測量柔軟的物體等缺點,使其應用領域受到限制
[2] 。
3D掃描儀展示
于是出現了非接觸式測量方法,主要分兩類。
一類是被動方式,就是不需要特定的光源,完全依靠物體所處的自然光條件進行掃描,常采用雙目技術,但是精度低,只能掃描出有幾何特征的物體,不能滿足很多領域的要求。
另一類是主動方式,就是向物體投射特定的光,其中代表技術激光線式的掃描,精度比較高,但是由于每次只能投射一條光線,所以掃描速度慢。另外,由于激光會對生物體以及比較珍貴的物體造成傷害,所以不能應用于某些特定領域。
新興的技術是結構光式的掃描,結構光也屬于主動方式,通過投影或者光柵投射同時多條光線,就可以采取物體的一個表面,只需要幾個面的信息就可以完成掃描,最大的特點是
3D掃描儀
掃描速度快,而且可編程實現。
還有一種是低頻脈沖波(低頻聲波)式原理,主要應用于物位測量方面。基于二維數組波束形成器傳送低頻脈沖,介可視3D物位掃描儀接收來自筒倉、倉室或其他容室內物料的回波。設備的數字信號處理器對接收到的信號進行取樣和分析,通過估算回波到達的時間和方向,處理器形成一個物料表面的三維圖,這個圖像通過一種專有的計算方法對信息進行處理并生成3D圖象,可以在遠端屏幕上顯示出來. 物位計可以據此準確得出物料的體積和質量,夠使工藝物位監測和庫存控制達到一個新的高度。料位計精確的物料檢測能夠提高操作效率和管理能力,高成本突發狀況減少,加快收益回饋。
[3]
三維掃描儀的用途是創建物體幾何表面的(point cloud),這些點可用
布瑞·佩蒂斯 [3]
來插補成物體的表面形狀,越密集的點云可以創建更精確的模型(這個過程稱)。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,亦即所謂的(texture mapping)。
三維掃描儀可模擬為
照相機,它們的視線范圍都體現圓錐狀,信息的搜集皆限定在一定的范圍內。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。由于測得的結果含有深度信息,因此常稱之。
由于三維掃描儀的掃描范圍有限,因此常需要變換掃描儀與物體的相對位置或將物體放置于電動轉盤(turnable table)上,經過多次的掃描以拼湊物體的完整模型。將多個片面模型集成的技術稱做圖像配準(image registration)或對齊(alignment),其中涉及多種三維比對(3D-matching)方法。
[4]
掃描是獲取3D物品可打印設計文件的三種方式之一。除掃描之外,用戶還可以下載其他人創建的文件,或使用軟件從頭開始設計模型。商用的3D掃描儀已經出現,但價格高達數千美元。此外用戶也可以自己動手,利用3D成像裝置,例如微軟Kinect中的攝像頭,自制這樣的掃描儀。
MakerBot尚未宣布Digitizer的價格。Digitizer仍是原型產品,不過根據佩蒂斯的說法:“現在,所有人都可以掃描現實物品。”這意味著Digitizer已接近面向消費者的推出,類似該公司最初的售價1800美元的Replicator
3D打印機。
根據MakerBot的
新聞稿,Digitizer將采用“傳統的激光和攝像頭,將實際物品復制成數字格式和文件”。到目前為止,尚沒有其他廠商推出具有競爭力的消費類3D掃描儀。
[5]
MakerBot網站并未提供有關Digitizer的任何參數、價格和銷售信息。該網站僅僅提供了一個注冊表格,用戶可以在其中留下電子郵件地址,以獲得未來的最新進展。
[4]
Z Corp.
Z Corporation開發、制作和銷售著世界上打印速度最快的三維打印成型機,可以快速、輕松、廉價地從計算機輔助設計(CAD)和其它數字數據中制作出小型模型,公司產品還包括具有世界最高便攜性的三維掃描儀。
型號:Z Corporation ZScanner 600 3D激光掃描器
Z Corporation ZScanner 700PX 3D激光掃描器
Z Corporation ZScanner 700 CX 3D激光掃描儀
Z Corporation ZScanner 800 3D激光掃描器
Z Corporation ZScanner 700 3D激光掃描器
3D Camega
3D Camega是一家以研發、生產和銷售人體三維掃描等3D CaMega光學三維掃描系統為主的高科技企業。
依托與國際水平同步的深厚技術實力,我們的創業團隊結合潛在客戶的實際需要,已成功實現了對光學照相式三維掃描系統的產業化,順利地研制出應用于工業檢測、人體數字化、醫療美容、公安刑偵等領域的系列“3D CaMega光學三維掃描系統”產品。
型號:3D CaMega 鞋楦三維掃描儀
3D CaMega 牙模三維掃描儀
3D CaMega MCS-100 精細三維掃描系統
3D CaMega MCS-60 精細三維掃描系統
3D CaMega MCS-30 精細三維掃描系統
3D CaMega 人體足部(腳形)3D掃描系統
3D CaMega DCS系列 臉型(頭部)三維掃描系統
Polhemus
Polhemus公司是一家私營企業,成立于2002年9月,此前一直由幾家大型航空公司經營。在公司轉制成為私有企業后,公司先后推出了一系列新產品及多款軟件。此后,公司以其尖端的電磁跟蹤技術為基礎不斷開發出創新技術,在業內有“三維第一企業”之美稱。
型號:Polhemus FastScan 雙攝像頭3D激光掃描儀
Polhemus RBF 3D掃描軟件