固定式三维扫描仪

2020-03-04 16:28
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三维扫描仪种类很多,其原理的各种各样,其中固定式三维扫描仪应用最为广泛,不过随着激光技术的普及及进步,手持激光扫描仪的应用逐步增多。在此我们侧重介绍下固定式结构光三维扫描仪。

固定式三维扫描仪有单目/双目/四目甚至更多,采用技术种类也很多,有激光三角法,飞行时间法,红外散斑技术等。

目前最普及的是固定式结构光双目三维扫描仪,其采用的编码结构光法是一种典型的主动式光学三维重构法,基本思想是利用结构光投影的集合信息来求得物体表面的三维信息,为了区分出投影在物体表面,在物体上形成图案并由摄像机摄取,然后根据三角法和设备结构参数进行计算,得到物体表面的三角坐标。物点,投影仪,摄像机在空间形成三角关系,若投影仪,摄像机位置和方向都已知,则将同一条编码条纹在投影光纤中的位置和在图像中的位置代入空间三角关系,即可解算出物点的深度。


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这个方法在测量过程中需要同时对摄像机和投影仪的空间姿态进行标定,其中投影仪的标定建立在摄像机标定的基础上,计算比较复杂,且每次摄像机和投影仪的相对位置发生改变后都需要重新标定,过程比较繁琐。

这类扫描仪可用于三维数据采集,逆向工程,数模对比,在线检测等,从实际使用测试来说,适用于50cm尺寸以内的物体,最好是30cm以内,超过这个尺寸累计误差偏大,建议采用手持激光三维扫描仪。固定式扫描仪单幅精度理论值在1.5丝左右,作者在给客户厦门路达扫描书龙头的时候,实际精度达到8um,是目前的精度最高记录,印象深刻。多次检测结果,30cm尺寸内的理论精度是2-3丝,具体要看用的配件质量和软件算法,当然还有标定的精度等。

作者所在的公司,福建万象三维自己开发的这款扫描仪,客户大体上分成两类,一大类是雕塑公司,用于采集雕塑的三维数据,在用于精雕机雕刻。另一类是电子类产品,用于产品逆向工程。其他客户由汽配类企业用于数据分析检测,也有学校用于教学。