三維掃描技術能夠測得物體表面點的三維空間坐標,從這個意義上說,它實質(zhì)上屬于一種立體測量技術。與傳統(tǒng)技術相比,它能完成復雜形體的點、面形的三維測量,能實現(xiàn)無接觸測量,且具有速度快、精度高的優(yōu)點。這些特性決定了它作為一種測量儀器在許多領域可以發(fā)揮重要作用,而且其測量結(jié)果能直接與多種軟件接口,這使它在CAD、CAM、CIMS技術應用日益普及的今天很受歡迎。
1.工業(yè)生產(chǎn)----測量零件、產(chǎn)品的尺寸是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的工作。除了常見的長度、直徑等測量外,在很多場合中,需要對不規(guī)則物體的外形或若干點進行高精度三維測量。這一工作過去主要依靠三坐標測量機(CMM),它精度雖高,但價格昂貴,且操作復雜,特別當物體形狀復雜時,測量速度很慢,更不用說實現(xiàn)在線檢測了?,F(xiàn)代三維掃描技術提供了一種快速的三維測量手段,能迅速測量物體表面每個點的三維坐標,獲得物體的立體尺寸。特別是它能實現(xiàn)快速的三維在線測量,這是過去的手工測量和CMM所無法做到的。
2.仿制----仿制是工業(yè)加工中的一項重要任務,測量其尺寸是仿制的第一步。三維掃描儀能快速測得零件表面每個點的坐標,將數(shù)據(jù)送入CAD系統(tǒng)和數(shù)控加工設備,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)是目前國際上機械行業(yè)的研究熱點之一,其中一個重要環(huán)節(jié)就是所謂的反求工程(ReverseEngineering),即從實物到數(shù)字模型,而這正是三維掃描技術研究的內(nèi)容。CGI公司的三維掃描設備甚至能獲得物體內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)。將三維掃描設備與快速成型機相結(jié)合,可以構(gòu)成快速制造系統(tǒng)。
4.產(chǎn)品設計----在機械和玩具的設計中,并不是所有的產(chǎn)品都能由CAD設計出來,尤其是帶非標準曲面的產(chǎn)品。在某些情況下常采用“直覺設計”,設計師直接用膠泥、石膏等做出手工模型,或者需要按工藝品的樣品加工。用三維掃描儀對這些樣品、模型進行掃描,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)中可以對數(shù)據(jù)進行調(diào)整、修補,再送至數(shù)控加工或快速成型設備制造。
5.某些特殊場合----在某些特殊場合中,三維掃描儀還具有獨特的、不可替代的作用。如測量特別柔軟的物體,用傳統(tǒng)的接觸測量方法,很可能在接觸時使物體變形,而許多類型的非接觸式三維掃描儀以激光作為測量媒介,不會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準尺寸批量生產(chǎn)的。隨著生活水平的提高,人們開始越來越多地追求個性化服裝設計,量體裁衣。三維掃描儀可以快速地測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技術結(jié)合,可以在計算機中的數(shù)字化人體模型上,按每個人的具體尺寸進行服裝設計,設計出最合適的服裝,并可以直接在計算機上觀看最終的著裝效果。整個過程速度快、效果好。這方面最早的運用是在軍用服裝上,美國Armstrong實驗室將Cyberware的三維掃描儀用于為高級戰(zhàn)斗機飛行員設計服裝。
由于三維掃描技術能快速測量人體的各個部分,包括牙齒、面頜部、肢體等的尺寸,因此,對美容、矯形、修復、口腔醫(yī)學、假肢制作都非常有用。在發(fā)達國家中,美容、整形外科、假肢制造、人類學、人體工程學研究等工作都開始應用三維掃描儀。在考古、刑偵等工作中,有時需要根據(jù)人或動物的骨骼來恢復其生前的形象,在這一工作中已大量引入計算機輔助完成,首先需要三維掃描儀將骨骼的坐標數(shù)據(jù)輸入計算機,作為恢復工作的基礎數(shù)據(jù)。另外,對于足印等痕跡、特征的快速測量和鑒別,三維掃描儀也是有力的輔助工具。
三維掃描技術——性能卓越前景廣闊,目前,在歐美日等發(fā)達國家中,三維掃描技術已在制造、動畫特技制作、游戲娛樂、醫(yī)學等行業(yè)嶄露頭角,顯示了巨大的技術先進性和強大的生命力,其應用可謂方興未艾,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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