三维扫描是指集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。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。

技术物点

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。用三维扫描仪对手板，样品、模型进行扫描，可以得到其立体尺寸数据，这些数据能直接与CAD/CAM软件接口，在CAD系统中可以对数据进行调整、修补、再送到加工中心或快速成型设备上制造，可以极大的缩短产品制造周期。

三维扫描技术按照信息获取方式的不同可分为接触式和非接触式两大类：

接触式使用测头直接触碰物体表面，根据测量装置的空间几何结构得到测头的坐标；如传统的三坐标，精度高，但效率低。

非接触式主要基于计算机视觉原理，从摄像机拍摄的图像中获取目标的三维信息。优势是速度快，对于三坐标较为困难的曲面，非接触式相对快许多。目前，随着消费者对产品外观的需求，越来越多的人使用非接触式的三维扫描仪，而非接触式三维扫描仪分为三维激光扫描仪，与光学三维扫描仪。目前生产光学三维扫描仪的企业很多，为了客观，能拿国家工信部正式认定的白光三维测量系统行业标准的第一起草单位先临三维作为举例。

光学三维扫描

优势：对于一些复杂表面的物体，容易被损害的物体，光学三维扫描仪较为合适，如汽车整车，汽车零部件，航空件等等。

目前光学扫描仪有白光与蓝光之分，白光较为主流，而蓝光对于一些暗黑物体的扫描较有优势。

三维扫描技术的发展

1.逐点测量

代表系统有：三坐标测量仪、点激光测量仪与关节臂扫描仪等，通过每一次的测量点反映物体表面特征，优点是精度高，但速度较慢，如果要做逆向工程，只能在测量几何外形较规则物体上有优势。

比较适合做工件误差检测用。

2.逐线测量

代表系统有：三维台式激光扫描仪、三维单光栅扫描仪与关节臂＋激光扫描头等。通过一段（一般为几公分，注：激光线过长会发散）有效的激光线（单光栅）照射物体表面，再通过传感器得到物体表面数据信息。

比较适合扫描中小件物体，扫描景深小（一般只有5公分），精度较低。

3.1立体线扫描

代表系统：手持式三维扫描仪等。通过多组光栅（点）的位移，再同时经过传感器而采集到物体表面的三维数据信息，一次性对物体进行全方位扫描。特点：速度较快，但精度不足。

4.全自动三维扫描

顾明思议，就是自动进行三维扫描，相较于其他的扫描技术，无需过多的人工操作，设备会自动全面的获取到被扫描物体的三维数据信息。

技术应用

三维扫描技术主要应用于以下几个方面:

1.逆向工程实训室教学。

2.逆向工程(RE)/快速成型(RP)。

3.扫描实物，建立CAD数据；或是扫描模型，建立用于检测部件表面的三维数据。

4.对于不能使用三维CAD数据的部件，建立数据。

5.竞争对手产品与自己产品的确认与比较，创建数据库。

6.使用由RP创建的真实模型，建立和完善产品设计。

7.有限元分析的数据捕捉。

8.检测(CAT)/CAE。

9.生产线质量控制和产品元件的形状检测。

例如：金属铸件和锻造、加工冲模和浇铸、塑料部件(压塑模、滚塑模、注塑模)、钢板冲压、木制品、复合及泡沫产品。

10.文物的录入和电子展示。

11.牙齿及畸齿矫正。

12.整容及上颌面手术。

扫描设备的种类

拍照式

扫描范围可达：单面可扫描400×300mm面积，测量景深一般为300-500mm。

精度最高可达：0.007mm

优点：扫描范围大、速度快，精细度高，扫描的点云杂点少，系统内置标志点自动拼接并自动删除重复数据，操作简单，价格较低。

关节臂式

扫描范围可达：3.7米。

精度最高可达：0.016mm。

优点：精度较高，测量范围理论上可达到无限。

三坐标(固定式)

扫描范围：为指定型号的工作台面。

扫描精度最高可达：0.9um

优点：精度较高，适合测量大尺寸物体，如整车框架。

缺点：扫描速度慢，需要花费较长时间

激光跟踪式

扫描范围可达：70米

扫描精度可达：0.003mm

优缺点：精度较高，测量范围大，可对如建筑物这类的大型物体，进行测量，价格较高。

激光扫描式

扫描范围：比较低。

优点：扫描速度快，便携，方便，适用于对精度要求不高的物体。

缺点：扫描精度较低。

结构光，激光，三坐标测量原理

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。

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。