元宇宙來襲,還不會挑三維掃描儀?!

2021-09-10 17:33:35 來源:鳳凰網
        【每日科技網】

  最近元宇宙(Metaverse)概念引爆全網,受到全球資本市場的狂熱追捧,被稱為互聯網發展的下一階段。

  這一概念源于科幻小說《雪崩》,在元宇宙中,萬物皆可三維數字化,人們可以深度融合與沉浸在虛拟三維空間的酷炫交互中。

  在3D機器視覺和傳感技術的發展基礎上,互聯網傳播内容将迎來一次全面升級,全真、全息的3D内容不再遙遠。三維掃描技術是搭建"元宇宙"所需技術底座的重要組成部分之一,有望成為将來“元宇宙”事業發展的紮實支點。

  電影《頭号玩家》中展現的元宇宙

  當下,三維掃描技術已覆蓋各行各業,被用作質量控制、産品開發、三維建模等用途,除了航空航天、汽車交通、機械制造等工業領域,在文物雕塑、教學科研、影視娛樂等領域也有不俗表現。

  三維掃描技術發展至今,各種型号的三維掃描儀層出不窮,而手持式三維掃描儀作為一種作為一種便攜式高精測量産品,因其檢測時"非接觸無損傷",受到越來越多的企業和用戶親睐。

  那麼問題來了!如何選購一款适合自己的手持式三維掃描儀呢?

  今天,小編整理了一些挑選技巧,供大家參考。

  首先,市面上的手持式三維掃描儀按工作原理分,主要有手持式三維激光掃描儀和手持式結構光三維掃描儀,各有各的應用優勢。在購買前,可先了解不同産品的優勢,來比對自身需求。

  手持式三維激光掃描儀

  激光主動成像系統有諸多優點,譬如抗幹擾性強,能很好地适應不同的測量現場,但是它的圖像會受到散斑噪聲和其他一些高斯噪聲的影響。

  如下圖所示,分别用紅/藍激光掃描點距0.1mm的标定闆,紅色激光散斑效應明顯:

  紅藍激光在低解析度對比圖

  且大量實驗表明,單獨藍色激光的散斑效應非常不明顯,從而可以忽略單獨藍色激光産生的散斑現象。因而,使用藍色激光掃描的結果細節度更高。

  早期技術一般采用紅色激光進行掃描。而思看科技作為國内最早研制手持式三維掃描儀的企業之一,為提升激光掃描的精細度,開創行業先例,将藍色激光引入三維激光掃描領域。

  在整個光譜中(見下圖),藍色光譜窄,自然界中藍色物體非常少,所以藍色激光的抗幹擾能力比紅色激光更強,用藍色激光能更好地适應不同的現場環境,無懼黑色或高亮表面,結構複雜或多曲面的物體也能輕松掃描。

  同一個光學系統對不同波段光源焦距不同,在同一組光學系統中紅外激光焦距比藍光焦距長。對于細小特征需要近距離掃描,适合采用焦距近的藍光;對于大範圍掃描需求時采用焦距遠的紅外激光更為合理。

  三維激光掃描儀的工作幅面與設備的相機夾角及光源的波長有關,同一台設備,在無法改變相機夾角的前提下,思看科技除了采用能掃描細小特征的藍色激光,又引入了與其具有相似穩定性且波長更長的紅外激光,使得設備工作效率顯著提升,高精度大面幅掃描不費吹灰之力。

  手持式結構光三維掃描儀

  手持式結構光三維掃描儀掃描時,拼接方式多樣,可根據特征、紋理、标記點或者配合陀螺儀輔助定位,在應對一些精細紋理的掃描需求時,有很大的優勢。

  手持式結構光的成像算法有光栅和散斑兩種。光栅掃描成像技術,精細度極高,但在面對一些複雜材質,如掃描高光表面或半透明物體時,需要做噴粉處理。散斑掃描成像技術則在靈活性上有更大的優勢,操作門檻低,掃描速度快。

  市面上的手持結構光掃描儀,在一些非工業級掃描場景中有許多應用,能滿足用戶對中大型物品及人體部位的掃描需求。

  比如在掃描文物雕像時,能捕捉到高清細膩的紋理,助力博物館三維數字化工程,讓國寶活起來,讓文物連接數字、曆史承接未來。

  在大緻了解不同的産品的優勢之後,可從掃描的精度要求、掃描對象、尺寸、材質等維度來綜合考慮自身的需求。

  “精”得起測量

  在工業檢測領域,不同行業會采用1/3、1/5、1/10等不同原則。以1/3原則為例,即測量工具的精度小于零件公差的1/3。用戶應從自身的掃描精度要求入手,選擇合适的掃描儀。

  首先,精度是有前提的,一切脫離掃描條件談精度的都是無稽之談。掃描工件的大小會對最終掃描的實際精度産生影響,因此在追求三維掃描儀的精度時,切不可忽略其體積精度。

  有些産品中還會出現重複精度指标,指的是儀器重複多次地完成同一變化過程所對應的結果的偏差值。即考察産品的精度時,還要注重設備的穩定性。

  一般而言,掃描的物體越大,累積誤差就越大,實際掃描的精度就越低。所以大型物體的高精度測量一直是三維檢測時的一個難題,對檢測設備的測量精度要求更是“吹毛求疵”。

  思看科技MSCAN-L15全局攝影測量系統

  有時面對超大型的工件檢測,僅一台設備無法滿足需求,除了手持式三維掃描儀以外,還會配合使用攝影測量系統,以滿足高精度要求。一般超過1.5m且有高精度掃描需求的物體,建議配備全局攝影測量系統。

  精度≠細節度

  有些小夥伴會陷入一個誤區,覺得隻要設備的精度參數高,就能保證極高的細節度,實則不然,影響細節度更多的是掃描分辨率。

  “分辨率”和“精度”——即Resolution和Accuracy。前者更傾向于形容設備對掃描對象細緻紋理、細節特征的展現度,後者則更偏向于掃描對象的尺寸測量偏差大小。如果對掃描細節度要求高,則需重點查看掃描儀的分辨率。

  複雜材質,挑戰不小

  掃描對象的材質也影響着最終設備的選擇方向。一些精加工的工件,表面高反射,易反光,細節不易被捕捉。還有掃描對象呈黑色或者深色,都為設備的選擇帶來了不小的挑戰。

  一機多用,無懼挑戰

  以上這些特殊需求,思看科技的KSCAN系列複合式三維掃描儀,都能輕易滿足。該系列産品重新定義手持式三維掃描儀,融合了思看科技紅藍雙色激光和内置全局攝影測量系統兩項獨創的專利技術,标配5種工作模式,可進行大面幅掃描、高速掃描、精細掃描、深孔掃描及全局攝影,能輕松應對大型、複雜材質的掃描:

  思看科技KSCAN系列複合式三維掃描儀

  如在掃描像摩托車排氣管、輪胎等這種亮黑色物件,無需噴粉直接掃,流程更簡化。

  面對飛機發動機等結構多樣的管件時,高速模式下快速獲取三維數據,超精細模式捕捉各個細節。

  總而言之,了解各類産品的優勢,結合考慮自身的掃描需求,才能挑選出适合自身的手持式三維掃描儀。當然,除了設備,别忘了考察配套的軟件、成功的應用案例、設備供應商的研發能力和售後服務能力哦~

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