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结构光三维扫描仪常用光源模式怎么选？这些干货，别错过
应用案例
2024.06.05
“三维扫描”作为一种前沿的尺寸测量和数字建模技术，凭借其非接触、高精度、高效率、适用范围广等优点，逐步从专用走向通用，应用范围也从工业扩展到了艺术文博、齿科医疗、虚拟展示、教育科研等多个领域。
当前，市面上三维扫描仪的种类、型号繁多，很多新手用户对其性能了解尚不充分，不知如何做出“最适合”的选择。
为此，星空体育特推出“小精鹰微课堂”技术科普专栏，内容覆盖从工作原理讲解、产品选型介绍到行业应用分享，旨在帮助用户找到最优的3D数字化及全尺寸3D数据测量解决方案。
三维扫描是一种集光、机、电和算法技术于一体的三维立体视觉光学测量技术，主要用于对物体空间结构、外观尺寸和色彩纹理进行数据获取，获得物体表面的空间坐标集（点云信息）、色彩信息等。它能将现实环境里的实物立体信息转换为计算机能直接处理的数字3D模型，为实物数字化提供了一种便捷高效的技术手段。
根据三维数据测量采用的原理或媒介的不同，三维测量技术主要分为接触式和非接触式两大类。
接触式三维测量产品在测量过程中需要物理接触到被测物体。典型的设备是三坐标测量机，通常用于尺寸检测领域，特别是在需要极高精度的应用场景。但局限也比较明显，如多位置尺寸测量时效率低下、对容易产生形变的物体无法准确测量，大型零件移动不便导致测量困难，耗时耗力。
非接触式三维扫描仪不需要直接接触物体即可进行测量。结构光三维测量技术是目前制造业中应用比较广泛的一种非接触式主动测量方法，其特点是能够对各类大、中、小型复杂结构对象进行高质量三维模型快速获取，从而实现高精度、高效率的全尺寸三维测量。
结构光三维扫描技术是基于光学三角测量原理，由光学投影器、相机、计算系统所组成，其工作原理为通过特定光源将包含有一定结构化信息的光学图案投射到被测物体表面，再通过采集物体表面变形的光学图案，采用三角测量法获得物体表面的空间三维信息，最终获得待测物体表面的点云数据。
工作原理示意图
根据光学投射器所投射的光源图案和光源类型的不同，结构光三维测量的光源模式又分为多线激光、LED结构光（光栅条纹/散斑）、红外VCSEL等。
技术优势：
-计量级精度，满足制造业3D测量要求。（例：FreeScan 手持激光系列精度高达0.02mm，且重复精度稳定。）
-扫描效率高，结合大幅面扫描与先进算法，扫描体验更加流畅高效。（例：FreeScan UE Pro2扫描速度达576万点/秒，配合600 mm × 550 mm的大幅面，打造快速流畅扫描体验）
-抗干扰能力强。材质适应性强，无惧黑色、高反光表面材质扫描。
-环境光适应能力强，可在户外进行扫描。
-便携轻巧。手持式激光设备“移动测量”无负担。
技术劣势：
-通常情况下，普通激光三维扫描仪需要在物体或辅具上粘贴标志点。结合光学跟踪仪或先临原创智能自定位技术时，可实现不贴点扫描。
例：
①先临天远FreeScan Trak Pro系列大范围跟踪式激光扫描系统，适用于更大视场范围场景应用，支持转站/联动方式拓展测量范围。通过光学跟踪仪实时跟踪定位激光扫描头的空间位置，在无需贴点的情况下即可获取大中型样件完整准确的三维数据，超大跟踪视场范围，减少转站次数。
②先临天远FreeScan Trio三目手持激光3D扫描仪，采用先临原创智能自定位技术，无需借助外部定位装置，实现不贴点的激光手持三维扫描。高效模式下，通过98线密集激光阵列配合三目视角，省去粘贴和去除标志点的冗长辅助工作，在室外等复杂工作环境下，无需架设光学跟踪仪即可实现不贴点扫描，大幅提升工作效率。
适用场景：
-无法拆卸、移动的中、大型物体（例如:大型铸造件、油泥模型、车外平面、汽车弯管、飞机发动机管路、模具、传动轴、大型叶片、水泵导流体等）。
-无法接触、易损坏的物体（例如：浮雕壁画、馆藏瓷器、雕塑及古石碑、古生物化石、古迹建筑等历史文物）
-结构复杂或多曲面物体。
-无需使用显影剂（喷粉），轻松扫描黑色、高反光样件。
代表设备：
先临天远FreeScan系列 手持式激光扫描仪
① 光栅式三维扫描
技术优势：
-计量级高精度，数据尺寸误差低。（例：OptimScan 系列扫描精度高达5μm，实现计量级检测需求）
-扫描效率高，搭配全自动扫描转台，无需手动干预，单次采集即可获得数百万个点云数据，实现中小尺寸物体高品质三维数据的高效获取。（例：使用OptimScan 系列高精度蓝光三维检测系统，1分钟内即可获取一个直径8厘米左右的管道泵铝叶轮完整三维数据）
-细腻丰富的数据细节，搭载高分辨率工业镜头，可高度还原实物表面立体信息。
-出色的色彩还原能力。搭载彩色专业相机，扫描过程中，可同步获取物体色彩信息，使数据更逼真。（例：Transcan C搭载两个彩色专业相机，可以输出高达1200万像素的纹理贴图，高度还原物体色彩信息）
-蓝光抗干扰性强，可有效避免外部环境影响，保证数据质量和精度稳定性。
-兼容多种拼接模式，针对特征丰富的物体，可使用特征拼接，无需粘贴标志点，节省操作及后续数据处理时间。
技术劣势：
通常情况下，大部分LED结构光三维扫描仪在面对一些复杂材质，如机加工高反光表面、透明、黑深色物体时，需要显影剂辅助（喷粉）。
适用场景：
-对于精度和细节要求高的中、小型精密零部件全尺寸检测（例如:精密压铸件、锻造件、塑胶件、五金、精密模具、细小结构部件等）。
-高水平生产线，精度要求在0.005-0.015mm 。
-产品设计、数据存档、数字化展示等应用场景。
代表设备：
先临天远OptimScan系列 高精度蓝光三维检测系统
Transcan C 可变分辨率彩色3D扫描仪
② 散斑式手持三维扫描
技术优势：
-流畅的数据扫描体验，配合先进的算法及稳定的视觉采集器件，可实现手持式便携高效的数据采集，数据传输不卡顿。（例：EinScan Pro 2X Plus V2手持快速模式下，数据采集帧率可达到30 fps；采用USB 3.0相机接口，实现更高速、稳定的数据采集和传输）
-出色的色彩还原能力。搭载彩色专业相机，可直接获取物体表面色彩纹理信息，真实还原实物视觉外观。
-兼容多种拼接模式，满足不同尺寸实物的3D建模需求，特征或纹理丰富的物体，可不贴点采集物体数据。
技术劣势：
-通常情况下，大部分LED结构光三维扫描仪在面对一些复杂材质，如机加工高反光表面、透明、黑深色物体时，需要显影剂辅助（喷粉）。
-容易受环境光干扰，户外扫描需遮阳。更适合在室内办公环境，或室外无阳光直射环境下使用。
适用场景：
-艺术文博、精准医疗、教育科研、虚拟展示等3D设计领域。
代表设备：
EinScan Pro 2X V2系列 多功能手持3D扫描仪
红外VCSEL激光是一种不可见光源。通过高品质VCSEL红外激光投射器向被扫描物体投射具有一定结构特征的光线（不会被肉眼所见），使用专门的红外摄像头进行采集获取物体的三维空间信息，最后通过软件对信息进行深入处理成像，重建出三维点云模型。
技术优势：
-”无光感“扫描。人眼刺激小，提升人体扫描舒适感。
-解决头发扫描难题。红外光源波长较长，可高效获取头发及绒毛状物体的三维数据。
-场景和材质兼容性强。搭配超大扫描幅面，可满足多尺寸、多材质、多场景的扫描需求；
-出色的彩色获取能力。搭配先进的纹理映射算法，物体全彩信息轻松重现。
-环境光适应能力强。室内照明、室外阳光直射条件下，都可以进行直接采集数据。
技术劣势：
- 红外光源噪声大，原始数据质量在细节和精度上较弱于激光和LED结构光，需要配合先进的扫描软件算法才能实现较好的数据效果。
适用场景：
-适用于快速获取人体、艺术品及家具等中大型物品的三维数据；
代表设备：
EinScan H系列 双光源彩色手持3D扫描仪
Einstar手持3D扫描仪
星空体育基于多年高精度三维视觉软、硬件的研发和应用经验，创新性地将多种光源集于一款设备，采用不同光源模式的搭配，如激光+红外VCSEL光源，LED+激光，LED+红外VCSEL光源，实现一机多能。用户可根据不同的应用场景灵活选用相应扫描光源，采用最符合应用场景的扫描方式获取物体的3D数据。
代表设备：
FreeScan Combo 计量级双光源手持三维扫描仪
EinScan HX 双蓝光手持3D扫描仪
EinScan H系列 双光源彩色手持3D扫描仪
以上光源模式涵盖了目前市场上大部分的三维扫描仪类型，不同技术路线的产品，有各自的优劣势，用户可根据不同的应用场景需求进行选择。
END
公司高精度3D扫描产品形态专业细分，拥有包括手持式激光三维扫描仪、跟踪式三维扫描仪、固定式蓝光三维扫描仪、多功能手持3D扫描仪、双光源手持3D扫描仪等多种高精度光学全尺寸三维测量设备，为汽车工业、航空航天、能源重工、工程机械、电子电器、艺术文博、精准医疗、教育科研等行业用户提供可适用不同尺寸、不同场景的技术方案，帮助企业在产品尺寸质量控制、工艺优化、新品研发等方面提质增效。
