三維掃描技術(shù)能夠測(cè)得物體表面點(diǎn)的三維空間坐標(biāo),從這個(gè)意義上說(shuō),它實(shí)質(zhì)上屬于一種立體測(cè)量技術(shù)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比,它能完成復(fù)雜形體的點(diǎn)、面形的三維測(cè)量,能實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)量,且具有速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。這些特性決定了它作為一種測(cè)量?jī)x器在許多領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用,而且其測(cè)量結(jié)果能直接與多種軟件接口,這使它在CAD、CAM、CIMS技術(shù)應(yīng)用日益普及的今天很受歡迎。
1.工業(yè)生產(chǎn)----測(cè)量零件、產(chǎn)品的尺寸是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的工作。除了常見的長(zhǎng)度、直徑等測(cè)量外,在很多場(chǎng)合中,需要對(duì)不規(guī)則物體的外形或若干點(diǎn)進(jìn)行高精度三維測(cè)量。這一工作過(guò)去主要依靠三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM),它精度雖高,但價(jià)格昂貴,且操作復(fù)雜,特別當(dāng)物體形狀復(fù)雜時(shí),測(cè)量速度很慢,更不用說(shuō)實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)了。現(xiàn)代三維掃描技術(shù)提供了一種快速的三維測(cè)量手段,能迅速測(cè)量物體表面每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo),獲得物體的立體尺寸。特別是它能實(shí)現(xiàn)快速的三維在線測(cè)量,這是過(guò)去的手工測(cè)量和CMM所無(wú)法做到的。
2.仿制----仿制是工業(yè)加工中的一項(xiàng)重要任務(wù),測(cè)量其尺寸是仿制的第一步。三維掃描儀能快速測(cè)得零件表面每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),將數(shù)據(jù)送入CAD系統(tǒng)和數(shù)控加工設(shè)備,很快就能得到一模一樣的產(chǎn)品。
3.快速制造系統(tǒng)----快速制造系統(tǒng)是目前國(guó)際上機(jī)械行業(yè)的研究熱點(diǎn)之一,其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是所謂的反求工程(ReverseEngineering),即從實(shí)物到數(shù)字模型,而這正是三維掃描技術(shù)研究的內(nèi)容。CGI公司的三維掃描設(shè)備甚至能獲得物體內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)。將三維掃描設(shè)備與快速成型機(jī)相結(jié)合,可以構(gòu)成快速制造系統(tǒng)。
4.產(chǎn)品設(shè)計(jì)----在機(jī)械和玩具的設(shè)計(jì)中,并不是所有的產(chǎn)品都能由CAD設(shè)計(jì)出來(lái),尤其是帶非標(biāo)準(zhǔn)曲面的產(chǎn)品。在某些情況下常采用“直覺(jué)設(shè)計(jì)”,設(shè)計(jì)師直接用膠泥、石膏等做出手工模型,或者需要按工藝品的樣品加工。用三維掃描儀對(duì)這些樣品、模型進(jìn)行掃描,可以得到其立體尺寸數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)能直接與各種CAD/CAM軟件接口,在CAD系統(tǒng)中可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整、修補(bǔ),再送至數(shù)控加工或快速成型設(shè)備制造。
5.某些特殊場(chǎng)合----在某些特殊場(chǎng)合中,三維掃描儀還具有獨(dú)特的、不可替代的作用。如測(cè)量特別柔軟的物體,用傳統(tǒng)的接觸測(cè)量方法,很可能在接觸時(shí)使物體變形,而許多類型的非接觸式三維掃描儀以激光作為測(cè)量媒介,不會(huì)引起物體表面的變形和損傷。
6.服裝制作----傳統(tǒng)的服裝制作都是按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸批量生產(chǎn)的。隨著生活水平的提高,人們開始越來(lái)越多地追求個(gè)性化服裝設(shè)計(jì),量體裁衣。三維掃描儀可以快速地測(cè)得人身體的所有尺寸,獲得其立體彩色模型,把這些數(shù)據(jù)與服裝CAD技術(shù)結(jié)合,可以在計(jì)算機(jī)中的數(shù)字化人體模型上,按每個(gè)人的具體尺寸進(jìn)行服裝設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出最合適的服裝,并可以直接在計(jì)算機(jī)上觀看最終的著裝效果。整個(gè)過(guò)程速度快、效果好。這方面最早的運(yùn)用是在軍用服裝上,美國(guó)Armstrong實(shí)驗(yàn)室將Cyberware的三維掃描儀用于為高級(jí)戰(zhàn)斗機(jī)飛行員設(shè)計(jì)服裝。
由于三維掃描技術(shù)能快速測(cè)量人體的各個(gè)部分,包括牙齒、面頜部、肢體等的尺寸,因此,對(duì)美容、矯形、修復(fù)、口腔醫(yī)學(xué)、假肢制作都非常有用。在發(fā)達(dá)國(guó)家中,美容、整形外科、假肢制造、人類學(xué)、人體工程學(xué)研究等工作都開始應(yīng)用三維掃描儀。在考古、刑偵等工作中,有時(shí)需要根據(jù)人或動(dòng)物的骨骼來(lái)恢復(fù)其生前的形象,在這一工作中已大量引入計(jì)算機(jī)輔助完成,首先需要三維掃描儀將骨骼的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),作為恢復(fù)工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外,對(duì)于足印等痕跡、特征的快速測(cè)量和鑒別,三維掃描儀也是有力的輔助工具。
三維掃描技術(shù)——性能卓越前景廣闊,目前,在歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家中,三維掃描技術(shù)已在制造、動(dòng)畫特技制作、游戲娛樂(lè)、醫(yī)學(xué)等行業(yè)嶄露頭角,顯示了巨大的技術(shù)先進(jìn)性和強(qiáng)大的生命力,其應(yīng)用可謂方興未艾,而制造商也在不斷開發(fā)出性能更好的產(chǎn)品,到21世界已形成了頗具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。
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