干貨！3D掃描儀原理解析

魔猴君  知識堂   2025天前

3D打印技術作為推進工業化和信息化“兩化”融合的助力器，已成為現今社會產業升級以及自主創新的推動力。經過長期的摸索與發展，3D打印技術在技術成熟度、完善度、易用性、經濟性等方面都取得巨大進展，其相關產品更是愈來愈深入大眾的工作和生活中。

魔猴德國蔡司3D掃描儀

而作為3D打印技術的硬件產品之一的3D掃描儀的發展勢頭亦是不可估量。由于3D掃描是一門集光、機、電和計算機技術于一體的高新技術，加上其非接觸測量的特點，使之能對物體空間外形和結構及色彩等進行立體掃描。這同時也使得作為其立體測量設備的3D掃描儀亦成為研究界的“寵兒”。

下面魔猴網將給大家科普一下3D掃描的基本原理：

3D掃描通過對物體空間外形和結構及色彩進行掃描，獲得物體表面的空間坐標。它的重要意義在于能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數字信號，為實物數字化提供了方便快捷的手段。3D掃描的原理可以類比照相機拍照的原理，兩者不同之處在于相機所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀抓取的是位置信息。照相機的圖片由很多像素點構成，掃描儀的點云由很多坐標點組成。

3D掃描儀如何工作？

說到3D掃描儀，許多人的第一印象可能會覺得它是臺加強版的相機，不過其實它的主業是制作3D渲染圖。掃描儀會搜集它視野內的物體信息，不過跟相機有所不同，它記錄下的是物體各部分的位置信息，而不是其色彩和外觀。

3D掃描儀是如何記錄下這些位置信息？

它主要是靠計算掃描儀和物體表面點陣的距離得來的。一般來說，3D掃描儀可以分為兩類：接觸式和非接觸式。接觸式掃描儀，顧名思義，需要與被掃描物體直接接觸。相反，非接觸式掃描儀則不需要直接接觸，它依靠激光或輻射（如X光或超聲波）來搜集被掃描物體的信息。

3D掃描儀如何使用？

想要得到一張完整的3D渲染圖，就需要掃描儀從不同角度采集多組信息，然后再將這些信息綜合起來。不過隨著技術的成熟，這一看似復雜的過程所耗費的時間正在不斷縮短。

目前，多數的商用3D掃描儀都是非接觸式的。工作時，會將激光（點、線或者陣列式）投射到物體表面，隨后掃描儀就能根據物體反射光判斷物體的位置信息。

此外，掃描儀上還裝配了一個傳感器，用來搜集物體的形狀信息（基于反射光的角度得出）。

顯而易見，3D掃描的過程中會產生巨大的數據量，這些數據需要一個強大的軟件來處理下才能轉化為模型。而且如果有問題，還需要用軟件修復下。

以上說了3D掃描儀的原理以及使用情況，下面魔猴為大家詳細說下3D掃描的應用場景：

3D掃描儀是集光、機、電和計算機技術于一體的高新技術，是對物體空間外形和結構及色彩進行掃描，以獲得物體表面的空間坐標。它的重要意義在于能夠將實物的立體信息轉換為計算機能直接處理的數據，與3D打印機技術相結合，可以將數據真實化，為科學研究、數據分析，以及我們的生活帶來便利。

1、逆向工程

通過三維掃描，獲得物體的空間外形和結構，得到產品的數據后，用專業的逆向工程軟件進行數據處理，修正誤差得到物體的精確尺寸，以此為基礎進行產品的三維建模。

2、精工零件

工廠制作出樣件或者產品之后，客戶需要知道樣件和產品的尺寸精度是否符合要求，通過3D掃描，可以精確標定產品的尺寸，據此來判斷產品的尺寸誤差是否符合要求。

3、藝術雕塑

雕塑家手工制作出泥塑，諾研科技3D掃描泥塑，得到3D模型數據。然后3D打印出雕塑的小樣，雕塑家根據小樣，在3D模型上做迭代修改，直到滿意為止，極大提高效率。

4、文物保護

文物修復，通過掃描殘缺的文物，逆向建模出缺損的部分，3D打印缺損部分，修復文物。文物保護，3D掃描建模文物的數字模型，保存在數字圖書館中，可以永世保存。

5、零件檢測和對比
通過對比3D掃描得到的數據與原始設計數據，從而得到產品的精度檢測結果，特別對于曲面和復雜結構有很好效果

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