3D掃描器的鐳射光、結構光、紅外線主要區別 2023
image source: Shining 3D
【3D掃描 2023】手持式3D掃描器光源通常屬於以下三類之一:鐳射、結構光或紅外線。但是這些技術之間的主要區別是什麼?本文著眼於手持式3D掃描器的三種非接觸式掃描技術之間的區別,討論了每種技術的一些最重要的優點、缺點和應用。
手持式3D掃描器介紹 2023
由於手持式3D掃描器具有如此多的潛在用途,因此3D掃描和計量市場現在為買家提供了不同的選擇。型號範圍從入門級到專業級,買家通常可以找到具有適合自己工作領域的功能的3D掃描器。手持式3D掃描器也不意味著質量上的妥協:許多便攜式3D掃描器的性能優於靜態或台式3D掃描器。
但重要的是,並非所有手持式 3D 掃描器都以相同的方式工作。事實上,不同型號的掃描器光源技術可能完全不同。一些3D掃描器使用鐳射線來捕獲3D數據,另一些使用結構光投影,還有一小部分產品使用不可見的紅外光來克服特定的掃描困難。
手持式鐳射 3D 掃描器 2023
鐳射3D掃描使用一種稱為三角測量的技術。此類掃描器將鐳射(通常為紅色或藍色)照射在被掃描物體上,在物體表面形成一個鐳射點,而相機或傳感器(位於距鐳射發射器固定距離處)捕獲鐳射的位置點。相機、發射器和鐳射點形成一個三角形。
鐳射點將出現在相機視野的不同區域,具體取決於被掃描物體的表面與鐳射發射器的距離。3D掃描器可以根據鐳射發射器和相機的相對位置和角度計算出這個距離,一旦捕獲到足夠的掃描數據,就可以確定被掃描物體的整個表面幾何形狀。
對於手持式3D鐳射掃描器,掃描器還必須能夠確定自己的位置(因為它經常被操作員移動),這可以使用內部或外部跟踪系統來實現。
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優點:
– 鐳射線比結構光更亮,使鐳射掃描器更適合在包括戶外在內的明亮環境中進行掃描
– 在捕捉深色或反光錶面方面優於其他技術
缺點:
– 通常無法捕捉顏色,除非它們是混合掃描器
– 比其他技術更昂貴
常見應用:
– 逆向工程
–工業維護和修理
– 質量控制
– 科學研究
– 建築、考古和自然科學等領域的室外掃描
手持式結構光 3D 掃描器 2023
結構光3D掃描的工作方式與鐳射掃描不同,使用這種掃描技術,該設備將結構光投射到被掃描物體的表面上。這些帶通常是多組平行線或其他圖案。
與其他類型的掃描技術一樣,結構光掃描使用一個或多個距離光源不遠的相機。相機的作用是捕捉投射到被掃描物體表面時的投射光模式:相機鏡頭將看到變形的線條組(拉伸、加寬、彎曲、靠近或遠離等),具體取決於物體表面的形狀。通過一系列計算,3D掃描器可以使用變形的光線計算出被掃描物體的位置、大小和形狀。
結構光3D掃描器的光源通常會發出白光或藍色 LED 光,因為這種光可以控製到高精度。結構光掃描器通常沒有跟踪系統,而是在掃描對像上使用標記,幫助掃描軟件識別不同快照重疊的位置。
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結構光手持式3D掃描器2023用途廣泛,某些型號(如 Shining 3D 的 EinScan Pro HD)能夠提供彩色掃描,從而開闢了許多可能性。但是,不建議在明亮的環境中使用結構光掃描器,因為如果存在其他光源,相機將難以識別光帶。
優點:
– 能夠捕捉彩色數據
– 拾取最小點距,提高掃描精度
– 比鐳射光掃描技術便宜,且能獲取高質素掃描數據
缺點:
– 不擅長在明亮的環境中掃描物體
– 不擅長捕捉閃亮或黑暗的表面
常見應用:
– 逆向工程
– 質量控制
– 掃描藝術品和雕塑
– 法醫分析
– 用於 VR/遊戲的捕獲
– 掃描彩色物體
手持式紅外 3D 掃描器 2023
一種不太常見但仍然很重要的3D掃描器光源類型是紅外線。紅外線是肉眼看不見的一種電磁光,波長比可見光長。
紅外掃描器通常以與結構光掃描器類似的方式工作。然而,投射光是肉眼不可見的,必須使用不同類型的相機來捕捉照射到被掃描物體上的紅外光。雖然通常比可見光掃描更慢且更不准確,但紅外光掃描提供了一些優於其他技術的重要優勢。
紅外3D掃描最常見的應用之一是人體掃描,這在醫療診斷、VR 捕捉和時尚等領域很常見。由於紅外光肉眼不可見,因此可用於掃描面部而不會引起眼睛不適。此外,它不會在光亮的表面造成反射,因此適合掃描頭髮等複雜紋理。
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示例產品:EinScan H
紅外3D掃描比鐳射掃描和結構光掃描更小眾,市場上的產品較少。
優點:
– 掃描人體時安全舒適
– 不受反射或其他光源的干擾
– 能掃描較黑的物件例如頭髮
缺點:
– 不如其他一般掃描技術準確
應用:
– 人體掃描
– 掃描黑暗的表面
手持式混合 3D 掃描器2023
市場上一些最強大的手持式 3D 掃描器在一台設備中結合了多個光源。這使用戶可以輕鬆地減輕一種光源的缺點。
混合掃描器的一個例子是 Shining 3D 的 EinScan H,它結合了結構光和紅外掃描功能。混合掃描器面向需要同時掃描人臉(使用對人眼安全的紅外掃描模式)和各種其他物體(可以使用結構光投影以更高分辨率捕獲)的用戶。
一些 3D 掃描器,例如 EinScan HX,結合了結構光和鐳射掃描。儘管鐳射掃描功能不如獨立鐳射掃描器(如 FreeScan UE)全面,但混合設置使用戶能夠結合兩種技術的優勢,例如使用結構光硬件捕獲彩色表面以及使用鐳射硬件捕捉閃亮表面。
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示例產品:EinScan H(結構光+紅外)、EinScan HX(結構光+鐳射)
Einscan HX/H等混合掃描器的主要優勢之一是能夠通過在掃描模式之間快速切換,將來自不同掃描技術的數據組合到同一點雲中。
優點:
– 結合多種技術的優勢
– 用途廣泛
缺點:
– 學習曲線可能更陡峭
– 可能比單光源掃描器成本更高
應用:
– 掃描具有各種不同特徵和表面的物體
採購3D掃描器的關鍵考慮因素
這裡討論的三種掃描光源中的每一種都有其自身的優勢,並且每一種都能夠捕獲專業質量的掃描。
考慮到這一點,購買手持式3D掃描器時可能很難在不同技術之間做出選擇。總的來說,鐳射掃描器和結構光掃描器的功能有很多重疊之處。兩者都使用主動光源和相機來捕獲掃描數據,並且都能夠在適當的條件下實現高分辨率掃描。總的來說,這些技術比坐標測量機和攝影測量系統等有更多共同點。
也就是說,這裡討論的掃描器類型之間存在差異。
計劃在各種室內和室外環境中使用手持掃描器的專業人士可能更喜歡鐳射掃描器。
而那些希望能夠在受控環境中對小物體進行詳細掃描的專業人士可能更適合結構光掃描器,這些型號也往往比鐳射掃描器便宜。
正如我們所提到的,紅外光掃描器在手持掃描領域佔據的領域較小,但當然也有其獨特的用途,例如在掃描人體方面是比較適合的。
計劃為各種任務部署 3D 掃描器的用戶當然可能會喜歡混合掃描器,因為它們結合了不同的技術,往往會提供最廣泛的潛在應用。
希望本文能夠幫到各位用戶們根據實際使用的需求去選擇到合適的3D掃描器。
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