结构光三维扫描仪与三坐标测量机的优势对比
三维扫描仪的三种测量原理
三维扫描仪的三种测量原理随着信息和通信技术的发展，⼈们在⼯作和⽣活中接触到图形图像也越来越多的。
⽽获取图像的⽅法⼤多都是使⽤各类摄像机、照相机等，利⽤这些⽅式通常只能得到物体的平⾯图像，即物体的⼆维信息。
当我们想要获取物体的准确数据，就需要利⽤到三维扫描仪，来获取到物体的三维数据信息，今天我们可以带⼤家了解下三维扫描采集数据信息的三种测量原理。
⼀、结构光扫描仪原理光学三维扫描系统是将光栅连续投射到物体表⾯，摄像头同步采集图像，然后对图像进⾏计算，并利⽤相位稳步极线实现两幅图像上的三维空间坐标(X、Y、Z)，从⽽实现对物体表⾯三维轮廓的测量。
⼆、激光扫描仪原理由于扫描法系以时间为计算基准，故⼜称为时间法。
它是⼀种⼗分准确、快速且操作简单的仪器，且可装置于⽣产在线，形成边⽣产边检验的仪器。
激光扫描仪的基本结构包含有激光光源及扫描器、受光感 ( 检 ) 测器、控制单元等部分。
激光光源为密闭式，较不易受环境的影响，且容易形成光束，⽬前常采⽤低功率的可见光激光，如氦氖激光、半导体激光等，⽽扫描器为旋转多⾯棱规或双⾯镜，当光束射⼊扫描器后，即快速转动使激光光反射成⼀个扫描光束。
光束扫描全程中，若有⼯件即挡住光线，因此可以测知直径⼤⼩。
测量前，必须先⽤两⽀已知尺⼨的量规作校正，然后所有测量尺⼨若介于此两量规间，可以经电⼦信号处理后，即可得到待测尺⼨。
因此，⼜称为激光测规。
三、三坐标原理三坐标测量机是由三个互相垂直的运动轴X，Y，Z建⽴起的⼀个直⾓坐标系，测头的⼀切运动都在这个坐标系中进⾏，测头的运动轨迹由测球中⼼来表⽰。
测量时，把被测零件凡放在⼯作台上，测头与零件表⾯接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中⼼点在坐标系中的精确位置。
当测球沿着⼯件的⼏何型⾯移动时，就可以精确地的计算出被测⼯件的⼏何尺⼨，现状和位置公差等。
三维扫描所涉及到的众多领域，如⾃动加⼯、⾯形检测、实物仿形、⽣物医学等，机器视觉、产品质量控制、物体的三维信息是必不可少的。
3dscanner原理
3dscanner原理
3D扫描仪是一种利用光学、激光、红外线等技术，通过对被扫描物体表面进行三维坐标的测量，生成三维模型的设备。
其主要原理是通过对物体进行扫描，使用三角测量原理测量物体的三维坐标信息，然后将其转化为计算机可以处理的数字信号，最终生成三维模型。
下面将详细介绍几种常见的3D扫描仪原理。
1. 结构光原理
结构光扫描仪利用光源投射的光斑照射被扫描物体，然后摄像机接收回来的反射光，通过对反射光的特征进行分析，实现对物体表面的三维坐标的测量。
光源可以是激光、LED等。
相机和光源之间的相对位置和光源发射的光斑激光中心位置之间的位置关系是决定扫描精度的重要因素之一。
2. 相位测量原理
相位测量扫描仪利用光源发出的强度和相位不同的两束光线分别照射被扫描物体，然后摄像机接收反射光，通过对这两束光线的相位差进行分析，实现对物体表面的三维坐标的测量。
因此，相位测量具有高测量精度和高抗干扰能力的优势。
3. 时间编码原理
时间编码扫描仪也是利用光线照射被扫描物体，通过对反射光的时间差进行分析，实现对物体表面的三维坐标的测量。
时间编码扫描仪的优势在于快速扫描，可以在短时间内获取大量数据点，适用于量产和实时检测等场景。
4. 红外线原理
红外线扫描仪通过红外线的照射，对被扫描物体表面进行测量，实现对物体的三维坐标的测量。
红外线扫描仪通常具有高速度和高分辨率的优势，在工业生产领域得到广泛应用。
总体来看，不同的3D扫描仪原理各有优缺点，用户可以根据需求选择适合自己的扫描仪。
未来，3D扫描仪的应用将越来越广泛，例如医疗、建筑、艺术、教育等领域，可以为这些领域带来更多的可能性和创新。
三维数据测量技术
三维数据测量技术现状
三维测量技术的分类
目前已有的三维测量技术比较多，原理也各不相同。绝大多数都是基于光 学 、声学 、电磁学以及机械接触原理的测量方法。
又根据是否接触被测物体，可以将三维测量技术分为接触式测量和非接触 式测量这两大类。
三目立体视觉法与 提高双目自动匹配的可靠性和降
多目立体视觉法
低双目匹配的难度，
谢谢
恳请老师批评指正！
机通过激光跟踪仪获得的位置信息快速定位测
笔，并通过 CCD相机获取目标靶点的图像，计
算机根据图像计算出目标靶点的空间位置，并 结合激光跟踪仪测得猫眼的位置计算出测量头
瑞士 Leica 公司的三维坐标测量系统 T-Probe
的空间位置。
激光线三维扫描测量仪
激光线三维扫描测量仪是一种基于线激光投射和三角测量原理的非接触式测量 设备。 它在测量过程中将一个条状激光束投射至被测物体表面，并使用 CCD 相机接受 其反射光束，然后根据三角测量原理获得三维坐标数据。
接触式 “测头直接与零件表面接触”
三维测量技术
基于“力-变形”原理的触发式测量
非接触式 “间接获得”，基于磁场、光学、超声波等ຫໍສະໝຸດ 理模拟量接触式三维测量技术
典型的接触式测量设备是三坐标测量机（CMM）和关节臂测量机。
上图关节臂测量机
关节臂测量机
优点：
1）机械结构简单； 2）运动灵活，测量范围大； 3）便携性好等特点。
单目视觉法
只采用一个摄像机，与双目视觉方法相 比，结构简单，摄像机的标定也较为简 单，可以对不同深度的多个目标测距。
三维激光扫描仪的优点
3D激光扫描仪具有更大的适应温度范围，可避免受到环境的影响，例如雨、灰尘、酷热或严寒。
2
监控工作进展
利用激光扫描仪，测量人员可以测量、管理并报告工作质量，提供三维数据计算体积、面积，工作进展一目了然。
3
数据点云精度更高
三维激光扫描系统可以密集地大量获取目标对象的数据点，相对于传统的单点测量，具有测量精度高，作业周期短的特点。
4
降低施工成本
利用3D激光扫描仪可以节省一定的人力物力，精准测量，避免返工，造成浪费。
5
缩短工期
利用3D激光扫描仪可以快速完成每个测量的扫描放线工作，且精度高，误差极小，避免返工，提高施工效率，节省工期。
6
质量保证
简化施工过程，将设计图与现实之间的偏差降到最低。在项目的每个阶段，数据点云可提供详细的施工信息，施工质量有保证。
三维激光扫描仪分类及原理
三维激光扫描仪分类及原理三维激光扫描仪是一种可实现对物体进行非接触式三维测量的设备。
它利用激光测距原理，通过发送激光束并接收反射的激光束来测量目标物体的三维点云数据。
根据不同的工作原理和应用领域，可以将三维激光扫描仪分为以下几类。
1.结构光三维激光扫描仪结构光三维激光扫描仪是利用投射一系列具有特定空间编码的结构光条纹，通过测量物体表面上结构光的形变来实现三维测量。
具体工作原理是，通过投射特定编码的结构光，经过物体表面的反射后，利用相机来捕捉结构光图案，再通过图像处理和计算，可以重建出物体表面的三维点云数据。
结构光三维扫描技术具有测量速度快、分辨率高等优点，并广泛应用于工业测量、三维建模、虚拟现实等领域。
2.相位测量三维激光扫描仪相位测量三维激光扫描仪通过测量目标物体表面的激光束相位差，实现精确的三维测量。
具体工作原理是，激光器发射激光束，经过物体表面反射后，激光束的相位发生变化。
通过将激光束分为参考光和测试光，通过调整参考光的相位差，再通过相位差与测试光的相位差之间的比较，可以得到物体表面的相位差，从而获取物体表面的三维点云数据。
相位测量三维激光扫描仪具有测量精度高、测量范围大等优点，并广泛应用于制造业、建筑、文化遗产保护等领域。
3.时间飞行三维激光扫描仪时间飞行三维激光扫描仪是通过测量激光束从发射到接收的时间差来获得物体表面的三维信息。
具体工作原理是，激光器发射激光脉冲，经过物体表面反射后，再被接收器接收。
通过测量从发射到接收的时间差，再结合光的速度，可以计算出物体表面到激光扫描仪的距离，从而获取物体表面的三维点云数据。
时间飞行三维激光扫描仪具有测量范围大、适用于室外环境等特点，并广泛应用于土地测量、地形测量、建筑测量等领域。
4.轮廓扫描三维激光扫描仪轮廓扫描三维激光扫描仪是通过测量激光束在物体表面上的轮廓变化来实现三维测量的一种方式。
具体工作原理是，激光束在物体表面上进行扫描，通过检测激光束与物体表面的交点，从而获得物体表面的轮廓点云数据。
结构光三维扫描仪简介
结构光三维扫描仪简介三维扫描仪采⽤⼀种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维⾮接触式测量技术，称为“结构光三维扫描仪”。
采⽤这种测量原理，使得对物体进⾏照相测量成为可能，所谓照相测量，就是类似于照相机对视野内的物体进⾏照相，不同的是照相机摄取的是物体的⼆维图象，⽽研制的测量仪获得的是物体的三维信息。
三维扫描仪简介：三维扫描仪采⽤⾮接触式光学扫描，除覆盖接触式扫描的适⽤范围之外，可以⽤于对柔软、易碎物体的扫描以及难于接触或不允许接触扫描的场合。
⾼速的扫描使得⽤户在很短时间内得到所需的数据，⼤⼤缩短了产品的开发周期，三维扫描仪⼴泛应⽤于逆向⼯程、⼈体测量、质量检测及控制、艺术品制作复原及保护等各种领域。
三维扫描仪基本原理：采⽤⼀种结合结构光技术、相位测量技术、计算机视觉技术的复合三维⾮接触式测量技术。
所以⼜称之为“三维结构光扫描仪”。
采⽤这种测量技术，使得对物体进⾏照相测量成为可能，所谓照相测量，就是类似于照相机对视野内的物体进⾏照相，不同的是照相机摄取的是物体的⼆维图像，⽽研制的测量仪获得的是物体的三维信息。
与传统的三维扫描仪不同的是，该扫描仪能同时测量⼀个⾯。
测量时光栅投影装置投影数幅特定编码的结构光到待测物体上，成⼀定夹⾓的两个摄像头同步采得相应图象，然后对图象进⾏解码和相位计算，并利⽤匹配技术、三⾓形测量原理，解算出两个摄像机公共视区内像素点的三维坐标。
三维扫描技术能实现⾮接触测量，且具有速度快、精度⾼的优点。
⽽且其测量结果能直接与多种软件接⼝，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应⽤⽇益普及的今天很受欢迎。
在发达国家的制造业中，三维扫描仪作为⼀种快速的⽴体测量设备，因其测量速度快、精度⾼，⾮接触，使⽤⽅便等优点⽽得到越来越多的应⽤。
三维扫描仪就是空间扫描仪，⽽我们熟悉的像复印机⼀样的扫描仪是平⾯扫描仪，或者叫⼆维扫描仪。
三维扫描仪是对⼀个空间物体的表⾯实⾏扫描，⼀般只识别记录物体表⾯的形状⽽不管其表⾯的颜⾊图案等。
三维变形测量精度的方法
三维变形测量精度的方法
三维变形测量精度的方法包括以下几种：
1. 结构光三维扫描：利用结构光原理，通过投影光线在物体表面形成的图案来测量物体的三维形状和变形。
该方法的精度取决于投影光线的分辨率和相机的分辨率。
2. 相位测量法：通过将物体表面的相位信息转化为高度信息来测量三维形状和变形。
相位测量法可以使用光栅投影、运动相机等不同的技术实现，精度受到相机分辨率和测量系统稳定性的影响。
3. 视频测量法：利用多个相机同时拍摄物体表面的图像，并通过图像处理技术来测量物体的三维形状和变形。
视频测量法的精度取决于相机的分辨率和图像处理算法的准确性。
4. 激光雷达扫描：利用激光雷达测量物体表面的距离信息，并通过多次扫描来获取物体的三维形状和变形。
激光雷达扫描具有较高的精度和测量速度，但设备成本较高。
5. X射线测量：利用X射线技术来测量物体的三维形状和变形，在医疗和工程学领域得到广泛应用。
X射线测量具有较高的精度，但对设备和辐射防护要求较高。
这些方法可以单独或混合应用，根据具体应用需求选择合适的方法。
在实际测量中，还需要考虑到测量环境、标定校准等因素对测量精度的影响。
地籍管理中三维测绘的应用
地籍管理中三维测绘的应用在土地利用和社会经济快速发展下，二维地籍暴露出了诸多局限性和不完整性以及各种不足的地方，所以三维地籍的延伸便成为一种必然的结果。
虽然在目前现有的科技技术，经济水平和法律条例之下要完善的登记土地空间信息并利用起来实际上存在着一定的困难，但是三维地籍必定会在社会经济发展的土地管理规划中发挥出其重要的作用。
文章将对地籍管理中三维测绘的应用做一个初步的分析并展现三维地籍在现代化城市地籍管理中的新特性和新的功能。
标签：地籍管理三维测绘三维地籍传统的地籍信息管理，也就是我们常说的二维地籍管理主要承载的是土地利用平面空间的信息，而就目前我国城镇也已基本建立了这种以宗地为基础的二维平面地籍。
1三维地籍的建立1.1三维地籍的概念三维地籍脱胎于传统的二维地籍概念，在其中引入了三维产权也就是空间产权的概念。
三维产权指将一定的三维空间划分为不重叠，不交叉且没有空隙的三维权利实体。
其权利实体特征表现为一个封闭的三维空间作为基础，在其上具有连续性来划分不同权利，同时还需要考虑土地利用类别质量，时态等综合要素。
1.2三维地籍的建立从经济上看，三维地籍的建立是为了促进土地的开发和投资，以及推动土地的流转。
从法律的角度上看，三维地籍的建立是为了保障土地空间利用者的权利，以及提供土地流转的依据。
而从社会的角度来看，三维地籍的建立是为了社会的经济发展规划提供依据。
因此，对土地的空间利用进行记载采用三维地籍是更加有利的，并可以对土地利用和土地市场带来极大的积极性冲击。
2三维测绘在地籍管理中的应用要构造三维地籍首先要将通过三维划分的各种资料等做一个有效的统计和整理，这边需要应用到三维测绘。
而三维测绘的作用还在于他可以将所收集整理到的信息再次反馈到三维地籍管理中，所以三维测绘在地籍管理中的应用是不可或缺的。
2.1三维测绘的概念三维测绘，顾名思义就是被测物进行全方位测量，确定被测物的三维坐标测量数据并绘制成专业的图表格式。
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结构光三维扫描仪与三坐标测量机的优势对比
结构光三维扫描仪优势特点：
★非接触式扫描——非接触式三维光学扫描方式，可针对外观复杂、自由曲面、柔软易变形或易磨损等物体进行扫描
★扫描速度极快——每次扫描一个立体三维特征面，经全方位扫描后，获得物体表面三维数据，扫描时间短，效率极高
★全自动拼接——自动识别标志点的精确方位，多次扫描结果自动拼合，拼接工作更快更精确，没有拼接累计误差
★精度高——独特的标定技术可使单面精度可达4μm，精度检测方法依据德国光学扫描仪检验标准V I V E 6 4D / D 2 3 制定
★景深大——单次扫描覆盖大范围景深，适合景深较大的物体
★便携式设计——简洁、轻便的产品设计使系统各部件容易拆装，携带方便
★操作简单——仅需短期培训( - 天)2 3 即可熟练操作
★环境影响要求宽泛——无需在暗室中进行操作，正常环境光对扫描系统没有影响，露天环境亦可操作
★输出数据接口广泛——扫描所得点云数据可输出为A C T 、I S B 等，可直接与多种软件进行数据交互。
应用范围：
1. 工业产品造型中的逆向三维重建，设计的物理模型转换成数字模型
2. 产品三维型面检测、零部件形状扫描、变形检测、工业在线检测
3. 人体数字化、服装CAD、人体建模、人体数字雕塑、三维面容识别
4. 医学仿生、足型扫描、个性化鞋定制、整形美容及正畸的模拟与评价
5. 数学博物馆、有形文物及档案的管理、鉴定与复制
6. 三维动画影片的制作、3D游戏建模、三维游戏中三维模型的输入与建立
7. 公安刑侦、脚印、工具痕迹、弹痕采集及数字化
医学仿真
当代，医疗外科手术、牙齿矫形手术等对于患者而言是件重
要的大事，一旦失败或是其它小的闪失都会给患者带来不适与痛
处，随之带来的就是生活和心里的打击。
故此，成功的外科手术、
整形手术的有力进行，是解救患者痛处、减少压力负重的良方，
成功的外科手术至此变得是至关重要。
1．牙科-义齿
传统的义齿加工是由技师根据患者的颌骨形态靠经验手工
制作出来的，由于精度无法达到要求，制作出来的义齿存在无法
避免的误差，佩戴到患者口腔内后，会
有不舒适的感觉。
同时，此种方法修复
过程费时费力、返修率高、制作周期长，
精度难以保障。
采用win3D系列牙科扫描系统，可以快速、准确、全面地获
取牙齿的三维数据，结合数控加工设备直接将牙齿模型制作出来，彻底改进了传统牙齿的修复过程，提高了义齿的设计制作精度，大幅度的缩短制作周期
2. 假肢
传统假肢的制作完全依靠手工制作，它的精确性和准确性难以
保障，患者佩戴不配套的假肢后会很不舒适，并且制作周期长，效
率低，成本消耗非常高。
采用win3D系列三维扫描仪，
能够对患者肢体的形状、围长等重
要的数据进行扫描获取，假肢制作
师会根据数据模型进行加工修改，
确定尺寸和形状后，直接将数据模
型送去加工，缩短了制作周期，减
少了在修改中的不必要损失。
3.义耳制作
在传统的义耳过程中，通常会采用人工雕刻自身软肋骨的方法，凭靠雕刻师的技巧、经验和审美水平对其进行雕刻，这样就使得治疗过程周期长、修复精
度差等问题，给患者带来极大的痛苦及不便。
采用结构光式三维扫描仪快速获取耳朵的轮廓数据，进而运用
逆向软件生成曲面，最后在快速成型系统中加工出实体模型。
可快
速地制作出较准确逼真的实体模型，为手术的规划提供直接的参考。
4. 下颚骨缺失的修复或治疗
由于颅颚面区解剖关系复杂，仅通过平面图像来确定颚骨病变的范围是件非常困难的事
儿，这也给手术前的治疗方案的制定带来了困难。
通过获
取的CT数据，采用逆向工程软件技术建立三维模型，能
立体、精确地显示颅面三维解剖结构及其相互关系。
根据获取患者CT/MRI数据建立鄂骨的三维数字模型，
通过镜像复制及数据插补原理建立鄂骨缺损的数字模型，
再由快速成型机制造出三维实体模型以及个体化预制的
修复体模型。
在体外将假体和患者原骨骼模型进行连接试装配，通过体外手术模拟进行练习，发现假体设计和制作中的缺陷。
这种方法可提高临床手术质量和缩短手术时间，并且对个体化预制的修复体可实现较精确的外形匹配。
雕刻行业
雕刻行业历史悠久，在我国已有上千年的历史。
它记载
着中国灿烂的文明，也是中国人民艺术与智慧的结晶，
其内容不仅有宫廷的云龙凤雅，也有能反映古代人民日
常生活的雏田耕牛。
深收大家喜爱，受众人群也非常的
广泛。
行业发展与产业升级中遇到的瓶颈与困难
但是，随着时代的发展，传统的制作方法已经无法适应快节奏的生活，长时间的加工流程不仅无法快速的得到市场的响应，也无法满足如今的人们对多变形式的需求。
对于生产企业来说，高科技的引入、提高产品生产流程效率是企业发展至关重要的一步。
智启维恩公司在了解雕刻行业后，专门研制了智启维恩雕刻三维扫描仪，帮助雕刻行业解决上述问题并提高生产效率。
1.现在很多精美的雕刻工艺品，制作起来非常的繁琐切时间缓慢，这样就使得很多受欢
迎的产品的产量很低
2.由于产量低，所以很多产品的价格十分的昂贵，普通人根本无法购买，这样销量就不
能得到提升，使得效益不好。
3.成本过高，平常的雕刻师傅雕一个成本需要很长是时间。
而且，雕刻的人工成本很高。
4.设计新产品，更新换代缓慢。
1.数字化雕刻
雕刻机的出现使得很多的雕刻师被解放出来，使得他们更加有时间去设计新的产品。
但是，当新的产品被雕刻出来后怎样变成雕刻机理的加工路径和加工程序呢？便需要三维扫描仪，运用三维扫描仪可以将产品的三维数据扫描到电脑中并转换成加工路径，进行批量生产。
而且，所有的三维扫描文件和路径还可以保存成一个三维数据库，不仅完整、精准，还方便管理。
2.三维设计与再创新
现在的设计软件功能还不是很强大，不能完全达到设计的目的，尤其是复杂的曲面，而且传统的设计通常会在平面上设计或试雕一个。
这种方法不能看到效果，也不能随意的修改。
根据已经有的三维数据再创新，这就使设计的难度降低很多，并大大缩短设计的时间。
3.产品仿制
有很多大师级的精品和孤品十分受大众欢迎，
还有一些皇家的图案（九龙壁、故宫的盘龙金柱）
大气、高贵，也十分受人追捧。
但是，这些却难
以生产制造。
用三维扫描仪可以将这些经典进行扫描，便可批量生产，还可加入到自己的产品当中，创造利润。
成熟且完全的方案，服务于很多企业。
已不仅仅应用于木雕，石雕。
与类似于象牙、砗磲、根雕的众多企业合作，并得多很好的反馈。