三維小知識(shí)
三維激光掃描究竟能為我們做些什么呢,為何這種應(yīng)用時(shí)下如此流行,趨勢(shì)化明顯?先從基礎(chǔ)部分聊起,點(diǎn)云-Point Cloud(單個(gè)空間三維坐標(biāo)被稱為一個(gè)點(diǎn),大量空間三維坐標(biāo)的集合被稱之為點(diǎn)云,點(diǎn)云通常還包含每個(gè)三維坐標(biāo)位置的色彩及反射強(qiáng)度等信息,點(diǎn)云對(duì)三維空間信息的表達(dá)具有不可代替的特性)。我們生活在一個(gè)多維空間,空間中的事物與每個(gè)人密切相關(guān),隨著技術(shù)的發(fā)展,用點(diǎn)云表現(xiàn)空間信息的方式將成為我們生活中的一部分。那么采用這種方式到底有哪些益處呢?下面一起來看看。
一、在制造業(yè)方面的應(yīng)用,
在制造行業(yè)三維激光掃描儀應(yīng)用特別廣泛,它的出現(xiàn),對(duì)制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。目前的三維掃描儀掃描速度可到到百萬次測(cè)量/秒,短至數(shù)分鐘時(shí)間內(nèi),即可將物品或者是周圍場(chǎng)景的空間信息精準(zhǔn)收錄。所以通過三維激光掃描方式采集數(shù)據(jù),在高效性方面是傳統(tǒng)辦法所不可比擬的。
在制造業(yè),我們一般將三維掃描儀應(yīng)用于2方面,一是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),二是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)(也叫作抄數(shù))。
1、質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)用中,可將三維掃描后獲得的產(chǎn)品三維模型與原始設(shè)計(jì)圖紙對(duì)比,從而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行度量、比較、分析,并快速地判斷產(chǎn)品是否合格,為產(chǎn)品的質(zhì)量判斷提供可靠理論依據(jù),
用三維掃描來進(jìn)行檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)效率非常高,同批多個(gè)零件的檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)批量化檢測(cè);可以進(jìn)行全尺寸檢測(cè);可輸出PDF報(bào)告,直觀的表達(dá)測(cè)量數(shù)據(jù)以及測(cè)量位置;同時(shí)對(duì)檢測(cè)人員的專向技能要求比較低,操作簡(jiǎn)單,容易上手(這類的應(yīng)用在工業(yè)制造中已經(jīng)非常成熟,汽車廠、汽車零部件廠、鑄造、模具類企業(yè)很多都有相關(guān)設(shè)備,這里就不再列舉案例)
2、逆向工程中的應(yīng)用
據(jù)國(guó)外有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):在日常工作中,正向工作僅占百分之四十,而逆向工作卻占到了百分之六十,但是一直以來我國(guó)在逆向工程領(lǐng)域的造詣并不高,甚至可以說是比較薄弱。所謂逆向工程技術(shù)就是對(duì)實(shí)物原形進(jìn)行3D掃描、數(shù)據(jù)采集,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、三維重構(gòu)等過程,構(gòu)造具有相同形狀結(jié)構(gòu)的三維模型。然后,在對(duì)原形進(jìn)行復(fù)制或在原形的基礎(chǔ)上進(jìn)行再設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。所以說逆向工程并不是簡(jiǎn)單的3D掃描以及復(fù)制的過程,逆向工程的目的是利用實(shí)物獲取三維數(shù)據(jù),并基于三維數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)逆向工程有著這樣一些問題,重構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行逆向工程重構(gòu)時(shí),由于三維掃描設(shè)別或者分析軟件無法處理數(shù)據(jù)規(guī)模較大的點(diǎn)云數(shù)據(jù),容易出現(xiàn)點(diǎn)云同三維曲面的吻合度較差,工件曲面的三維重構(gòu)精度低。而現(xiàn)在由于技術(shù)的進(jìn)步,三維掃描儀的功能更加完善,不管是在測(cè)量精度還是測(cè)量速度方面都有很大的提高,使得基于三維掃描技術(shù)的逆向工程在許多領(lǐng)域中都有著極其重要的作用,其不但能夠縮短產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間,也能夠檢測(cè)現(xiàn)有的產(chǎn)品、修復(fù)損壞的產(chǎn)品、檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間的誤差。
二、三維掃描在非工業(yè)的應(yīng)用
當(dāng)然,除了工業(yè)領(lǐng)域之外,三維掃描在非工業(yè)領(lǐng)域也成功的在文物保護(hù)、城市建筑測(cè)量、地形測(cè)繪、采礦業(yè)、變形監(jiān)測(cè)、工廠、大型結(jié)構(gòu)、管道設(shè)計(jì)、飛機(jī)船舶制造、公路鐵路建設(shè)、隧道工程、橋梁改建等領(lǐng)域里有著很多的應(yīng)用。
我們可以將三維技術(shù)看做是二維技術(shù)的進(jìn)階版,哪里有二維的應(yīng)用,哪里就可以應(yīng)用三維。由于三維激光掃描其結(jié)果直接顯示為三維空間點(diǎn)云數(shù)據(jù),可快速建立結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則的三維可視化模型,既省時(shí)又省力。
總之,三維掃描是一種收集信息的技術(shù)手段,目的是為了服務(wù)您意圖實(shí)現(xiàn)的結(jié)果,因此在三維掃描之前,您就需要清晰了解您的用途,比如工業(yè)零部件的檢測(cè)、逆向的設(shè)備,與高還原度要求的帶色彩紋理的設(shè)備就會(huì)有差異。
當(dāng)然,每一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的三維掃描設(shè)備是不一樣的,每一款設(shè)備都有其最適用的場(chǎng)景,所以不要想著一款設(shè)備走天下。比如對(duì)于幾厘米至至幾米的的高精度工業(yè)類檢測(cè)、逆向場(chǎng)景,高精度的手持三維掃描儀是比較好的選擇方案;而幾百上千米的大型工廠數(shù)字化、建筑測(cè)繪等,精度要求較低,為了盡快將建筑、管道等信息全部記錄下來,方便后期二維出圖與三維建模,那么架站式地面三維激光掃描儀就很合適;而比如既要色彩高還原度、又要精細(xì)度、還要兼顧大場(chǎng)景的情況(比如文化遺產(chǎn)文物古建類),就需要在架設(shè)高專業(yè)度的的燈光條件下,結(jié)合大小空間不同的三維掃描設(shè)備來進(jìn)行。
如果您覺得有些發(fā)懵,有一個(gè)比較“偷懶”的方法就是將您的需求“外包出去”,在業(yè)界內(nèi)更資深、更高級(jí)別的綜合性三維數(shù)字化方案解決商處“定制”方案,一方面,三維數(shù)字化方案解決商會(huì)根據(jù)您的實(shí)際需求來為您定制方案,幫您選擇適合哪種類型的產(chǎn)品,用哪個(gè)品牌性價(jià)比更高,以及具有場(chǎng)景針對(duì)性的后期軟、硬件培訓(xùn),而單一品牌的廠家,可能是從產(chǎn)品銷售方面來反推這個(gè)產(chǎn)品是否符合您的需求,有可能不是最符合您的實(shí)際情況。選擇三維數(shù)字化方案解決商的優(yōu)點(diǎn)另一方面在于由于其在業(yè)界內(nèi)的話語權(quán),可以獲得比單獨(dú)客戶直接從廠家購(gòu)買的“建議零售價(jià)”更好的價(jià)格,畢竟廠家面對(duì)的首要客戶不是單獨(dú)零散的業(yè)務(wù)。
上海滬敖信息科技有限公司是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)。公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn),為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理等一系列服務(wù)。滬敖擁有手持三維掃描儀、小空間三維掃描儀、地面三維激光掃描儀、無人機(jī)實(shí)景三維系統(tǒng)、3D打印機(jī)等多種技術(shù)手段,是行業(yè)內(nèi)知名設(shè)備的簽約合作伙伴。從幾厘米到幾十米的對(duì)象、或從幾米到上千米的三維空間,滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)的完整解決方案。
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