3D扫描技术的比较
各种3D扫描技术的比较
以3D扫描现实中的物件将其数码化变得越来越普遍。这些数码化的物件(3D模型)可以用于多种目的,例如加入到视频游戏或虚拟现实体验中,增加玩家的游戏体验,又或使用3D打印机以及许多其他工业技术应用来复制它们,增加工作效率。
但扫描不同的物品,需要用到不同的扫描技术,每种技术都有其优缺点。在今天的文章中,我们将介绍一下它们的相异之处,协助你寻找合适的扫描工具。
本文章内容目录:
结构光 (Structured Light)
摄影测量法(Photogrammetry)
3D激光扫描 (Laser)
红外线扫描
各技术的优点及缺点
结构光 (Structured Light)
Image source: bitfab.io
如果想 3D 扫描到一 件细致的物件,那就要使用结构光(Structured Light,也有人叫白光)的 3D 扫描技术。利用结构光技术的 3D 扫描器有手提式(handheld)的,也有坐台式(desktop)的。这种结构光技术的 3D 扫描质素比红外线的要高很多。结构光 3D 扫描器会把有条纹的光线图像投射到被扫描的物件上,根据图像的变化情形,分析出物件的表面形状,从而获得那个物件的立体数据。由于有条纹的光线图像会在物件表面上持续投射好几次,结构光 3D 扫描技术能够获得更准确及精致的3D模型,所以会比以下介绍的激光3D扫描技术得出更佳的扫描质素效果。但要注意的是,利用结构光 3D 扫描器时,环境的光线需要调得比较暗,这样 3D 扫描器才能有效地探测到投射出去的结构光。
摄影测量法(Photogrammetry)
Image source: cinecommunities
摄影测量法是一种崭新的技术。通过摄影测量,我们以简化的方式从不同方位拍摄物体许多不同角度下的照片。拍摄之后,就用专用软件分析所有这些照片:软件会寻找物件的特征点并确认这些点在每个图像中相对的位置。通过这种分析,生成了点云,之后就能将其转换为与我们扫描的对象形成的网格
这种3D扫描方法的革新在于,你只需要将对象的照片转换为3D模型即可。与其他需要3D扫描器本身的系统相比,这技术为许多人打开了扫描的大门。另外,我们也可以使用摄像头无人机来扫描非常大的物体,例如雕像,建筑物甚至是地理特征(例如山脉或河流)。这被称为航空摄影测量法,并且在工业中越来越多地被使用。
3D激光扫描 (Laser)
使用激光进行3D扫描的主要技术有两种:测量飞行时间(time of flight)的技术和基于三角测量的技术。
Image source: bitfab.io
许多3D扫描器都是基于飞行时间技术(time-of-flight)的而做到扫描的,通过这种技术,激光束会照射到物体上,而扫描器本身的接收器会测量光反射和返回所需的时间。知道了激光的速度后,电脑只需要通过一些简单的计算,就可以知道物体某个点所处的距离。重复几次后,即可获得一个距离的三维图,从而对物体本身进行3D扫描。
Image source: bitfab.io
使用激光扫描3D物件的另一种相似方式称为三角测量。在这种情况下,我们使用激光和接收器使用三角函数来测量距离。在这两种情况下,操作都是相似的,因为它们都依靠激光并通过特殊传感器拾取的激光的反弹来测量距离。但三角测量中,电脑则是以计算角度为重点,推算出物件的形状大小。
红外线扫描
首先红外线投影器会投射出独特的点状红外线图案在物件上,然后透过红外线相机接收该点状图案,计算出物件的形状和距离,而产生出物件的3D数据。 投射出红外线点数(resolution/pixel)会影响到获取3D扫描数据的质素。但现时市面上只能提供有限的红外线点数,因此一般的3D扫描质素不高。
从以下的图可以看得出利用红外线扫描出来的物品不细致。
本来的物件:
Image source: 3dscanexpert
红外线扫描的的结果
Image source: 3dscanexpert
红外线扫描的的结果
各技术的优点及缺点
摄影测量法:
优点
-能扫描透明,黑色和反光的东西
-能够获取物件的颜色数据
-让你扫描非常大的物体,例如建筑物
缺点
-物件没有阴暗的表面,就不能有效测量模型
-获取足够及合适的照片来制作3D模型相对困难(例如哪个角度拍摄物件等),工作量大。
-精准度取决获取的照片质量的数量
结构光:
优点
-能获取高精度模型
-能够获取物件的颜色数据
缺点
-不适合在明亮的环境(户外)中使用
-无法扫描非常大的物体例如整架客机
-扫描黑色,反光的东西有困难
Image source: Shining3D
3D激光扫描:
优点
-不仅可以扫描物体,而且可以测量距离
-能在户外明亮的环境中正常工作
-能扫描非常庞大的物件
-能获取精准的物件
-能扫描黑色和反光的东西
缺点
-一般不能获取物件的颜色数据
Image source: Shining3D
红外线扫描:
优点
-能够获取物件的颜色数据
-让你扫描大的物体
-能扫描黑的东西
-能扫描头发
缺点
-不能在太亮的地方下进行扫描
-扫描的精度一般较低
-透明,反光的东西不能够扫描
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LEGENDARY VISH,3D打印素食三文鱼
2020年7月13日,一群国际学生开发了一种3D打印技术,能够将复杂的粘合剂和蛋白质打印成植物性鱼类替代品。
2017年,他们开始共同参与欧盟支持的增材制造研究项目,这群来自丹麦的学生最近创新了一种基于挤出的3D打印工艺,用于制造三文鱼。现在以Legendary Vish的名字进行交易,这家初创公司正在寻求将其产品商业化,目的是为现有的素食者提供更健康、更美味的替代品。
从欧盟项目到Legendary Vish
来自哥德堡大学、马德里自治大学和丹麦工业大学(DTU)的学生三人组在三年前开始合作开展一个欧盟主导的项目。在他们作为Training4CRM的一部分进行工作研究期间,该团队意识到类似的技术可以应用于3D打印植物性蛋白质。
该团队还渴望将食品生产提高可持续性。 据联合国粮食及农业组织称,目前世界上三分之一的经评估的渔业已超出其生物学极限。此外,使用3D打印而不是传统的捕鱼方法来人工制作鱼类来捕获鱼类,可以减少过度捕捞对环境造成的破坏。通过完全消除对渔船的需求,也将消除与拖网渔船相关的CO 2排放。넶604 2020-07-23 -
利用Mayku FormBox真空成型吸塑机制作巧克力模具
Small Multiples用Mayku FormBox桌面式真空成型吸塑机将3D打印模型吸塑倒模并最终制作到巧克力中。Small Multiples 说桌面式真空成型吸塑机Mayku FormBox让他们能够立即将3D打印数据可视化转变为食品安全的巧克力模具。由于使用FormBox真空成型吸塑机模具制造时间从六个月减少到几天,并显著减少财政支出,及可以较小批量生产。
넶592 2019-08-08 -
4个常用的修改STL 3D模型软件
要修改STL 3D档案的话就需要专门编辑STL的3D模型设计软件,今次介绍一下4个市面上常用的修改STL 3D模型的软件给大家。首先,修改STL文件可以用两种不同类型的3D建模软件完成。第一种是CAD 3D模型软件。它们以建模为主,提供精确的测量和实体建模,但这些软件本身的目的不是为了3D打印而设的。在CAD软件中,CAD的工具在修改STL文件有时没有完整的功能。其中可以修改到stl的CAD 3D模型软件有FreeCAD,SketchUp和Blender。
넶8230 2019-10-12 -
6个制作乐高积木的3D建模软件
如果你是喜欢玩Lego乐高积木的话,乐趣并不止于物理世界了,而且也在虚拟世界中,我们可以自由发挥想像力并以虚拟方式创建乐高物件。今次就介绍一下以虚拟方式设计和构建Lego乐高积木的最佳3D建模软件。
Studio 2.0
关于可能性和其中包括的乐高元素,最完整的3D建模软件是Studio2。在我们可以使用任何零件来设计Lego乐高玩具和舞台。该系统负责分析所做的设计稳定性,以便以后可以以实际方式构建Lego。
LeoCAD
借助4,000多个乐高积木,在LeoCAD 3D建模软件我们可以拖放来构建我们想要的东西,而没有限制,并且可以随时更改其颜色。在导入和导出中,它也与LDR和MPD文件兼容。它还支持创建我们想像中的设计的建筑说明。LeoCAD是免费的,并且适用于Mac,Windows和Linux。
LEGO Digital Designer넶7501 2020-09-03 -
FFF与FDM 3D打印技术 –真正的区别是什么?
当我刚开始研究3D打印机时,我一直遇到FFF和FDM 3D打印技术的缩写。但是机器看起来却一样,我感到非常困惑。我很快发现FFF代表融合纤维制造,FDM代表融合沉积建模,但是有什么区别呢?FFF和FDM 3D打印技术之间没有区别。没有!除了商标问题。
넶5246 2019-11-18 -
STP格式和STL格式的区别
STP格式和STL格式的区别
一般3D扫描器输出档案格式不包括STP格式,因此如何理解输出STL格式和STP之间的关系是使用者经常问的话题。今天通过下文,举例解释两者的关系,希望对大家理解这两种档案格式。
将STP比作电脑上的电子文档,能够修改。
而STL档比作扫描出来的图片文档,不能修改。
STP格式档可以进行机械加工生产出零件实物,而零件实物再通过3D扫描器扫描后,可以获取实物的STL格式扫描资料。
看似一个从“电子档”→“实物”→“电子档”的过程,
两个“电子档”有本质的区别。
使用CAD软体绘制的3D模型,并x`透过多种绘制方法获得的3D模型平面(例如整个平面或整个圆柱曲面) 的资料。这都是透过扫描获得的STL资料并由许多三角形面组成的。
STP格式的资料可通过更改建模软体的大小参数来更改。 但是,由于STL格式由三角形小平面组成,因此没有比例尺资讯,所以无法更改参数。
将STP格式资料导入软体。 你可以通过使用选择工具来选择整个STP 模型的整个平面
如果将STP 的模型通过软体转换为STL格式,同样,再利用选取工具,此时,只能够选取到一个三角面片(如下图)。넶4919 2021-09-28 -
每次3D打印时如何选择合适的喷嘴尺寸呢?
为了尽可能在短的时间内制造出高质量的3D打印零件,为每种应用选择合适的3D打印喷嘴尺寸至关重要。那么,每次3D打印时如何选择合适的喷嘴尺寸呢?
1、3D打印喷嘴与打印速度与成品强度的关系
2、小尺寸3D打印喷嘴适仔合细度高的模型,大尺寸喷嘴适合大而强度需要高的模型
3、打印前考虑打印成品的目的넶4381 2020-05-28 -
3D打印机自动调平是什么原理?
自动调平其实是一种探测结构,这款结构是利用热端顶部的铁圆盘工作的,是一个探测开关。当3D打印喷嘴接触打印平台时,该铁圆盘向上移动从而断开电流,这样3D打印机就知道要接触到打印平台表面了。
넶3857 2019-10-31
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怎样使3D打印后处理自动化和变得安全?
使用MEK或丙酮蒸气进行3D打印模型蒸汽平滑是最受欢迎的3D打印后处理技术之一。一般如果用手工的方式进行蒸汽平滑的话,很难实现均匀平滑的3D打印模型,并且存在安全危险。但是,当使用技能和专业知识完成丙酮蒸汽平滑时,3D打印模型的表面平滑效果能与注塑产品媲美。
2019-09-26
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新一代工业用桌面级专业3D打印机FELIX PRO 3
来自荷兰的3D打印品牌FELIXPinters最近推出新一代的工业用桌面级专业3D打印机Felix Pro 3。Felix Pro 3本身是一部双喷头3D打印机,能够打印双色或双材料。且对打印头进行加热和冷却的时间上显著提升,使双头打印时间减少了2倍。另外,在Felix Pro 3上,整体打印温度控制得到了显著改善,由于使用双高功率风扇进行物体冷却,因此3D打印时挤出来的物料更均匀,从而获得更准确的打印效果。
2019-09-23
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3D模型3D打印摆放方向的影响
3D模型3D打印摆放方向会影响3D打印效果,了解到当中3D打印技术原理能改善打印质量。首先,FDM 3D打印机打印时会影响外表的光滑程度。第二就是3D打印所需时间,竖着会比横着摆放要打印的层数多很多。另外就是3D打印摆放方向会影响支撑物料的使用。第四是3D打印出来的物件的坚固性,尤其是当打印一些功能部件时。
2019-09-23
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常用的3D打印工具有哪些?
使用3D打印机时,其实需要一些小工具协助你更好地3D打印及处理随后的3D模型的。如以下这些常用的3D打印工具:衣车油和雪油可以润滑3D打印机;防潮剂和保鲜袋可以保护3D打印材料;浆糊笔、美纹纸、Kapton 胶纸都是让3D模型更牢固的粘在打印床上的3D打印工具;铲子用于移除3D模型;镊子可提高3D打印质量;而砂纸可用于后处理打磨3D模型。
2019-09-18
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3D打印是什么?有哪些优缺点?
3D打印是从数字蓝图或模型构建三维对象的全自动化制造过程。3D打印技术自诞生以来,凭借自身优点很快变得非常受欢迎。然而,对于所有新技术,优点和缺点总是并存的。凭借3D打印技术的优势,人类可能正在进入一个新的后工业制造时代,其产品明显更便宜并且比以前更快地制造,但是需要更好地理解和减少3D打印的缺点
2019-09-18