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3D檢測分析
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3D檢測分析
什麼是3D掃描?初學者指南
3D檢測分析
3D掃描是指在數字環境中捕捉物理對象以精確表示其幾何形狀的過程。主體可以是任何物體、人,甚至是周圍的環境。   就像照相機捕捉平面的2D圖像一樣,3D掃描器捕捉物體的高度、寬度、深度,有些還捕捉顏色。   3D掃描通常會獲取現實世界物體上的數百萬個數據點。製造商可以以多種方式使用這些數據點,包括用於增材製造、數字雙胞胎,逆向工程,量綱分析,3D檢查和針對特定人或應用的定制。   3D掃描是如何工作的?   一般來說,3D掃描可以用接觸和非接觸方法來完成。通常,當我們討論3D掃描時,非接觸方法是隱含的。收集測量值時,資訊包含在三軸世界坐標系中的一組數據點(點雲或網格表示)中。   然後,可以在各種程式中處理這些數據,以創建多邊形模型、CAD、CAE、CFD、FEA和參數化逆向工程所需的輸出。   雖然有許多3D數據採集方法,但四種最流行的3D掃描類型包括:   1.鐳射掃描   基於鐳射的3D掃描主要有兩種類型。   鐳射三角測量通過測量投射到物體表面的雷射光束的變形來捕捉物體。一個或多個鐳射源將非常小的點投射到表面上,一個或多個照相機記錄這些點的位置。   鐳射線點和攝像機之間的角度是預先確定的,允許計算3D三角測量。當鐳射線在物體表面移動時,即時計算會在3D空間中記錄這些點。這種方法可以產生精確、高解析度的掃描,並且在物體反射和/或黑暗和閃亮時最有效。   飛行時間是一種鐳射掃描,測量雷射光束反射回感測器所需的時間。因為鐳射的速度保持不變,反射時間可以用來計算物體的距離。有了足夠多的這些測量值,就可以創建對象的非常密集的點雲表示。   2.結構光掃描   結構光掃描通常使用一個投光器和多個攝像機。它類似於鐳射三角測量,但它測量的是投射在表面上的條紋圖案或網格的變形。   通常,藍色LED或鐳射照射DLP晶片以產生條紋圖案。隨著圖案在表面上移動,相機收集關於已知圖案變化的數據,並對距離進行三角測量以創建點雲。   考慮到經常使用的車載相機的解析度,結構光可以創建邊緣清晰的密集點雲。根據系統中採用的投影技術,環境光的日光水準有時會對結構光構成挑戰。   3.照相測量法   攝影測量使用標準到高度改進的相機和特殊演算法,從多張2D照片創建3D模型。照片將從多個角度拍攝,該軟體可以識別圖像中的公共參考點,通常還帶有用於縮放的尺規,以將所有圖像融合為3D點雲。   攝影測量的優點是其捕獲速度和保留捕獲點的顏色數據的能力。它非常適合捕捉大型物體和風景。   這種方法的缺點是,它完全取決於用於重建3D圖像的照片的解析度和曝光品質,暗區域通常會導致點雲中的數據丟失。   4.電腦斷層掃描(CT)   CT掃描也開始於在物體的不同部分拍攝的2D X射線照片。當組合所有這些2D切片時,形成3D像素或體素對象。體素對象包括外部幾何體及其內部組件,它通常導出為. stl或其他類型的3D網格,以供下游應用程式使用。   CT掃描廣泛應用於工業環境中,用於對視線視覺系統無法看到或無法以所需精度水準測量的物體進行高度精確的測量。   在任何同質零件中,CT都有許多優點,但缺點是它通常不適用於大型、高密度或某些混合材料零件。   3D掃描器市場提供多種類型的設備,用途廣泛。   3D掃描器的類型   有許多類型的3D掃描器,但我們將集中於使用上述形式的掃描器。需要注意的是,長距離掃描器通常不適用於短距離掃描,反之亦然。   這並不意味著你不能用長距離掃描器掃描較小的物體,用短距離掃描器掃描較大的物體,但這個過程可能會很笨拙,效率很低。遠程掃描器通常具有幾米到幾百或幾千米的焦距,而短程掃描器的焦距小於幾米。   帶鐳射線探針的可攜式座標測量機   可攜式座標測量機提供物理硬探測,通常附有非接觸式探測系統(掃描器)。硬探頭要麼在鉸接臂的末端,要麼被另一個帶有照相機或鐳射的設備以某種方式光學跟蹤。非接觸式探頭(掃描器)可以附著在手臂的末端,或者可以由單獨的光學跟蹤系統跟蹤。   履帶式系統最常用於較大的工作容積,高達幾立方米,而基於arm的系統用於小於一立方米的較小容積。   混合接觸探測深度和盲特徵以及掃描所有視線或有機形狀的區域通常是非常通用的。   掌上型鐳射掃描器   這些是使用鐳射三角測量的小型可攜式設備,通常用一個以上的雷射器非常快速地掃描一個區域。   你經常需要在零件上貼上小的圓形標貼,這樣掃描器就可以跟蹤它收集數據的位置。這可能需要一些前期時間,但在掃描過程中有很多好處。   掌上型結構光掃描器   這些掃描器在尺寸上類似於掌上型鐳射掃描器。它們非常適合快速、精確的3D掃描,包括中等大小物體的紋理(顏色),如人體軀幹或車輪。光源的安全性有助於掃描人,這些掃描器與具有反射性的物體一起工作。     固定結構光掃描器   這些設備可以是安裝在三腳架上的系統,能夠掃描從非常小的零件到整輛汽車的大範圍物體。它們也可能是桌面系統,在適當的位置放置更小、更複雜的對象進行掃描。   鐳射雷達   鐳射雷達(或鐳射成像、探測和測距)使用鐳射雷達來探測小物體的細節,從而產生高解析度的3D圖像。它不是測量變形雷射光束的角度,而是測量雷射光束從物體反彈回來需要多長時間。鐳射雷達還大規模應用於測繪、地理和林業。   3D scanner隨著各種3D掃描器的出現,非接觸式數據採集變得前所未有的簡單   三維掃描的應用   相對而言,行業最近才開始向數位化工作轉變,但實際上所有的設計和工程任務現在都是這樣完成的。這就是為什麼3D掃描對如此多的行業如此重要——因為它允許物理對象以高精度進入數字領域。3D掃描的例子很多,包括:   製造業   3D掃描使工程師能夠掃描現有產品,以   - 進行迭代改進   - 對缺少CAD模型的舊零件進行逆向工程   - 創建一個網狀物從現有對象進行3D列印,無需花費時間從頭開始創建模型   - 執行詳細品質管理對製造零件的檢查   - 收集有限元分析(FEA)和計算流體動力學(CFD)的詳細數據   - 重新創建精確的CNC刀具路徑以再造舊零件   - 建築、工程和施工   AEC公司經常在改造之前使用3D掃描來捕捉結構的現有(竣工)狀況,無需現場訪問即可創建專案評估,與利益相關方共用過程中的專案更新,執行遠程結構檢查,並創建建築物的數字模型用於設施管理。   衛生保健   醫療保健中的3D掃描允許創建精確適合人體的產品。這可能是任何東西,從皇冠和橋樑牙醫業定制矯正器和彌補術更合身,重量更輕,定制醫療植入物的功能籠,為燒傷患者定制的面罩和定制輪椅。   3D身體掃描還允許醫療保健專業人員監控身體測量隨時間的變化,並快速收集準確的術前和術後患者數據。   娛樂   在電影、視頻遊戲和虛擬現實環境中,3D掃描通常用於創建超逼真的圖形、逼真的數字角色和錯綜複雜的細節對象。   開始探索3D掃描   3D掃描快速彌合了物理世界和數字世界之間的差距,創建了真實世界物體的高度精確的模型。在產品生命週期的各個階段,它在製造業中變得越來越重要。
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3D列印│3D掃描專家 普立得科技

「普立得科技將在2025年之內,達到影響台灣半數工程師體驗過工業等級3D列印材料在工廠實際應用落地的目標。因為我們相信每多一次3D列印就能推動台灣製造產業著「數位智造工業4.0」起飛,如同平凡但執著的萊特兄弟相信人類可以飛行的夢想一樣」堅持不懈。

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