3d扫描机专题之详解“黑科技”结构光三维扫描技术，在实践中是如何应用的？

随着科学技术快速发展，工业生产中的产品外观设计逐渐趋向于个性化和艺术化，加工制造周期大大缩短，因此对产品加工与测量精度要求也更加严格，专业人员正在不断寻求一种更为快速、准确地建模和检测方法。

结构光三维扫描仪通过结构光栅技术，具有操作简单、测量速度快和精度高等优势，逐渐成为当下数据采集的一种主流技术。

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结构光三维扫描系统工作原理

三维扫描是一种集光、机、电和计算机技术于一体的立体视觉测量技术，主要用于对物体空间外形、结构和色彩扫描，从而获得物体表面三维数据。

结构光三维测量系统主要由图像采集、相机标定、特征提取、立体匹配和三维点云计算和处理系统五部分组成。其中相机标定、特征提取和立体匹配是结构光三维测量系统的关键技术。

▲魔拍系列产品应用结构光技术

结构光扫描测量技术的原理如下：光源经过投射系统将光栅条纹投射到被测物体上，经过被测物体形面调制形成测量条纹，由相机采集测量条纹图像，进行解码和相位计算，最后利用外极线约束准则和立体视觉技术获得测量曲面的三维数据。

▲MP80 pro 作业中

结构光三维扫描技术的意义在于能够将实物立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了技术支持。

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结构光三维扫描技术的应用

结构光三维扫描仪通过扫描物体获取物体表面三维点云数据，具有全自动拼接、扫描范围大、速度快和精度高等特点，在汽车、模具、文物保护等领域有着比较广泛的应用前景。

1.汽车制造领域

传统汽车检测主要依靠三坐标测量机，该方法速度慢、操作复杂且自由曲面难以检测，容易出现人为失误的问题。

▲汽车座椅及坐垫数据测量

结构光三维扫描技术通过对已有零部件的三维扫描，可以精确获取其表面特征，尤其是曲面特征，实现对复杂结构的研究以及改型设计，这将快速提升生产制造效率。

▲汽车内部扫描建模

另外以每秒16帧的速率对汽配件进行快速扫描，获取高密度点云资料，再结合积木三维检测软件，可自动分析输出检测报告，清楚显示工件的误差值，能够用于汽车产品研发与质量控制，甚至可以实现直接加工功能，让企业能够及时掌握产品品质情况，大幅度提高工作效率，缩短汽车设计开发周期，降低企业研发投入成本，增强企业市场竞争力。

2.模具制造领域

目前，工业产品改型和创新需求越来越多，客户对模具逆向设计的要求也越来越专业。

结构光三维扫描技术几乎涵盖所有零部件及孔位三维数据获取，可以提高产品高质量数据采集效率，实现三维重建，并利用重建后的三维模型进行创新设计及模具设计，减少再设计时间，避免模具制造中出现资源浪费等问题。

▲模具建模

积木易搭三维扫描一体化方案，提高逆向设计人员的设计效率，对复杂且繁多的模具进行三维扫描，获取到高精度的三维数据，保证设计结果的准确，节约生产成本，提高制造效率，提供开模工作的质量保证。

3.文物保护和数字化展示

结构光三维扫描技术可以对考古现场、考古环境进行扫描，在文物复制、文物修复、文物虚拟展示以及大型文物的测绘与监测方面均扮演了重要角色，并为日后研究提供更加全面的数字三维资料。

结构光三维扫描技术扫描文物，利用非接触测量，再通过计算机程序的测算，获取精确的损失部位三维数据，从而复原得到完整的三维数字模型。通过对文物材质的数字化分析，3D打印可直接制作出文物缺失部位，且吻合度极高，能够实现复制部件与文物残破边缘的无损对接，最复原文物全貌。这种先进的文物修复方式大大避免了翻模及脱模过程可能会给文物造成的二次伤害，是数字化新技术惠及文物保护事业的体现。

▲文物扫描建模

另外，结合AR、VR、MR 等虚拟现实技术可以为参观者还原出一个栩栩如生的三维博物馆场景，比如基于三维技术的支持，积木易搭成功实现了全景洛阳博物馆的虚拟展馆建设，展现了十三朝古都洛阳的博大精深的灿烂文化，突破了时间和空间的限制，让参观者能领略到我国悠久的历史文化风采。

▲全景洛阳博物馆

结构光三维扫描仪作为一种可以准确、快速获得物体模型的设备，在企业实际应用中逐渐得到认可。掌握结构光三维扫描技术、学会使用三维扫描仪是逆向工程、质量检测的基础。

结构光三维扫描技术是现阶段较为新颖的扫描技术，已经在许多领域中发挥了重要作用，随着三维扫描技术不断发展，在未来众多行业中，结构光三维扫描技术优势将日益凸显，应用所涵盖的领域也将更加广泛。#建模##展会##科技#