三维扫描仪的工作原理

时间：2021-04-13

随着信息和通信技术的发展，人们在生活和工作中接触到越来越多的图形图像。获取图像的方法包括使用各种摄像机、照相机、扫描仪等，利用这些手段通常只能得到物体的平面图像，即物体的二维信息。在许多领域，如机器视觉、面形检测、实物仿形、自动加工、产品质量控制、生物医学等，物体的三维信息是必不可少的。因此，如何如何*获取物体的立体彩色信息并将其转化为计算机能直接处理的三维数字模型。三维扫描仪正是实现三维信息数字化的一种较为有效的工具。

常用的三维扫描仪根据传感方式的不同，分为接触式和非接触式两种。接触式的采用探测头直接接触物体表面，通过探测头反馈回来的光电信号转换为数字面形信息，从而实现对物体面形的扫描和测量，主要以三坐标测量机为代表。

接触式测量具有较高的准确性和可靠性；配合测量软件，可快速准确地测量出物体的基本几何形状，如面，圆，圆柱，圆锥，圆球等。其缺点是：测量费用较高；探头易磨损。测量速度慢；检测一些内部元件有先天的限制，故欲求得物体真实外形则需要对探头半径进行补偿，因此可能会导致修正误差的问题；接触探头在测量时，接触探头的力将使探头尖端部分与被测件之间发生局部变形而影响测量值的实际读数；由于探头触发机构的惯性及时间延迟而使探头产生追赶现象，趋近速度会产生动态误差。

随着计算机机器视觉这一新兴学科的兴起和发展，用非接触的光电方法对曲面的三维形貌进行快速测量已成为大趋势。这种非接触式测量不仅避免了接触测量中需要对测头半径加以补偿所带来的麻烦，而且可以实现对各类表面进行高速三维扫描。

目前，非接触式三维扫描仪很多，根据传感方法不同，常用的有基于激光扫描测量、结构光扫描测量和工业CT等的，分别代表市面上主流的三维激光扫描仪，照相式三维扫描仪，和CT断层扫描仪等。

采用非接触式三维扫描仪因其接触性，对物体表面不会有损伤，同时相比接触式的具有速度快，*操作等特征，三维激光扫描仪可以达到5000－10000点/秒的速度，而照相式三维扫描仪则采用面光，速度更是达到几秒钟百万个测量点，应用与实时扫描，工业检测具有很好的优势。

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