计量领域的三维扫描

尽管似乎显而易见，但在使用计量型三维扫描仪前，你必须先回答三个问题：“我要扫描的物体有多大？其特征有多复杂？采集精度需要多高？”

桌面式三维扫描仪

需要高效采集小型复杂物体？桌面式计量系统或许是理想的选择。桌面式设备专门用于生成高精度微型模型，身材小巧但性能强劲，能捕获表面极其微小的细节。

一般而言，这些物体不能超过一拳大小，尺寸过大或许会超出桌面系统的能力范围。考虑到这点，身材紧凑的三维扫描仪无疑是捕获微型复杂物体的理想之选，还能一并测量反光表面。这些设备通常被用于逆向工程或精密工业部件质量检验，包括轴承、叶轮和阀门，无论它们是塑料注塑成型还是三维打印完成。

桌面式三维扫描仪的应用场景远不止于此，还涉及小件珠宝、牙科配件的数字化，因此应用范围不仅限于工业案例。

手持式三维扫描仪

正在寻找一款便携式计量型三维扫描解决方案，能不受束缚，做到真正行动自如？那手持式三维计量型设备或许就是你要的答案。快速扫描大中型物体时，这类设备给予用户极大灵活度。若是一款无线三维扫描仪，那优势就更为明显，因为灵活度越大，扫描高难度表面和复杂特征时就会变得更容易。

手持式三维扫描仪之所以比笨重昂贵的CMM仪更具吸引力，另一个重要因素就是普及度高，容易上手。通常，三维扫描仪成本更低，更易使用。例如Artec Leo，你还可以使用其内置彩色摄像头和三维摄像头在屏幕上实时追踪扫描进度。因此，手持式白光三维扫描也意味着拥有一段远离电线、无拘无束采集数据的全新体验。

工业制造领域的用户也能通过手持式三维扫描完成流程自动化，应用于零件检验场景。这类设备通常被安装在机械臂上，由AI控制，通过理想扫描路线测量零件批次，提升采集速度，展现精度优势。此外，人工投入降至最低，错误率也被降至最低。因此，三维扫描自动化可以助您实现更稳定的产品质量。

机械臂三维扫描仪

提到人工，我们就不得不介绍安装于机械臂的扫描解决方案。尽管这不属于独立的三维激光扫描仪类型，但此种装置依然呈现了技术应用自动化的一种有趣方式。机械臂扫描的一个主要优势就是可以减少三维计量过程中的人际互动，因此，产品测量错误的概率就更低。若应用于生产线，这类解决方案十分善于快速多线程处理，可在采集数据的同时分析零件质量。

因此，装置三维扫描仪的机械臂解决了传统CMM仪进行大量质保时任务时可能出现的难题。但是，将三维计量设备固定在一个基底上，也就意味着设备只能在预定区域内工作。因此，这些装置需事先做好大量规划，我们不建议将这种方式用于灵活度要求较高的案例中。

固定位三维扫描仪

现在，采用一些特定型号的三维激光扫描仪，完全可以搞定一些规模庞大的物体，包括海上风力涡轮机、整个建筑、开阔户外环境。

这种时候，很多人会选择光探测和测距（LIDAR）三维计量设备，且理由充分。这些三维扫描仪专门设计成固定点位，可设置好后自行扫描，无需人工干预。

该技术的不足之处在于，处理小规模项目时，往往手持式扫描仪更合适。此外，进入门槛较高，特别是在数据使用方面。因此，建议在使用前，先积累有关专业知识。

还有些结构光和红外扫描解决方案，可固定在三脚架上。尽管它们可以被置于不同高度和距离处采集数据，但固定位也就意味着它们缺少了手持式采集设备灵活自如的一大优势。

如果你想不走寻常路，找一条不同于上述方案的方法，可考虑摄影测量技术。Artec计量套件等系统的测量精度高达2微米，十分惊艳，能在保持极少误差的情况下，完成质量检验和变形分析。也就是说，可以在实操中完成车辆和储罐等部件几何变化的高精测量，并分析它们在负载下的材料变形情况。

套件可单独使用，也能集成至更大的工业流程中，也可作为参照工具，实现更高的三维远距扫描精度。Artec Studio也配备计量套件插件，用户可以直接在软件内完成整个摄影测量和三维扫描流程。

如你所见，现在有很多不同的计量型三维仪可供选择。这就需要我们回答一个问题：我们该如何选择？市面上并没有一款万能的摄影测量、结构光或激光扫描解决方案，所以购买产品之前，需要考虑以下几个方面。

精度

在上述对2023年度优质计量型三维扫描仪的详细介绍中，我们重点关注了几款精度极高的解决方案。这是有原因的。采集物体主要特征的数据点，是完成高效测量的关键。

那选择扫描仪的过程中该如何考量这一点呢？大多数设备都在宣传中提到其精度达到一定毫米以内。该数据告诉我们扫描仪的测量可以多么接近于物体的真实尺寸。当然，模型不同精度水平会有所不同，但人们普遍认为单次扫描精度（相对于体积精度）达到0.1毫米以内，才能有效测量或创建物体数字副本。

至于三维计量，误差范围越大，设备的效果就会越差。在零件检验等场景下，数据完整度是确保产品与最初设计一致的重要因素。

分辨率

考虑购买一台三维计量型扫描仪时，你还需考虑预期的细节程度。扫描带有深色或反光表面、孔洞或下沉式表面的复杂部件，难度往往高于造型独特且密度较高的物体。但只要确保你添置的扫描仪符合一定规格，就能轻松应对这些难题。

其中很重要的一项参数就是三维分辨率。和扫描图像分辨率不同，这项参数指的是三维网格上的两点间距。若想捕获全彩纹理，还需关注“每像素比特数”，该值越高，彩色捕获能力就越高。

规模

三维扫描技术用户首先需要考虑他们扫描或测量的物体体积多大，这点似乎显而易见。例如，利用手持设备，你可以采集各类大中型物体。在埃太科三维，正是因为高度灵活的特点，无线Artec Leo能让操作员自由走动，无拘无束，因而一直以来大受欢迎。但是，如果要扫描微型物体或超大型物体、结构，如飞机和楼宇，那就要考虑其他设备。

那么，我们如何判断一台三维扫描仪的扫描能力？设备的工作距离会告诉你距离捕获物体应相距多远。究竟是远好还是近好，一定程度上取决于你的应用场景。如果打算从远处采集景观或基础设施，那远距LIDAR激光扫描仪会是不错的选择。相反，如果你需要在拥挤狭小的空间内工作，工作距离较短的手持式扫描仪更为理想。

速度

根据不同应用场景，我们可以对小零件进行大批量三维扫描，也可以对大型结构进行少量扫描。下面，我们来探讨一下，在生产线等高吞吐量的场景下进行质保工作时，需要考虑哪些三维扫描的有关参数。

设备的数据采集速度是需要权衡的几大指标之一。该参数通常以“每秒点数”体现，数值越高，设备采集物体表面点数的速度就越快。

三维扫描仪的视角场，即设备在给定距离能捕获的最大区域，也会影响你的扫描速度。例如，精度优化的Space Spider擅长在180 x 140毫米范围扫描，Artec Leo为838 × 488毫米，范围更广。也就是说，虽然两台设备都能捕获整体尺寸相同的物体，但前者要比后者花费更长时间。

此外，设备易用性也会影响产出速度，操控三维扫描仪所需的时间越长，生产率就容易下滑。有一台灵活的手持设备，就能轻松绕过你和扫描物体间的障碍物，不影响测量结果。

移动性

最后需要关注的问题是“我需要固定式还是手持式三维扫描仪？”尽管前者更适合大批量的三维扫描或大型物体捕获（例如大型飞机部件和工厂），但后者也可以通过一些改造来实现。

理论上，成本较低的手持式扫描仪自由度更高，操作人员可以从任何角度采集目标物体。但这些设备可能带有电缆，实际操作中难以做到完全自如。因此，使用这些设备时，我们需要考虑附近有无电源，以及待扫描物体的位置。

在汽车行业，一些用户需要在装配车间扫描车辆内部，那么这些电线能否绕开座椅和其他障碍物？

像Leo这样的三维计量解决方案就解决了这一困扰。全无线式设计，加上内置屏幕，用户可以专注于数据点的采集，不用在两个显示屏间来回切换关注扫描进展。

计量型三维扫描的应用范围可能相当广泛，我们无法全部列举。但可以确定的是，这项技术对产品质量提升而言，大有裨益。该技术主要通过收集精准三维测量，让制造商更好地了解终端零件的性能，以及不同表现背后的原因。

在实操中，这些信息不仅能帮助三维扫描用户加快产品的入市时间，还提供了逆向工程的一种手段以制作停产零部件。

相比于过去的CMM仪等传统测量方法，速度、规模、灵活度让三维扫描技术轻松胜出，对检验与逆向工程领域而言，尤为如此。