3D掃描的原理

3D掃描的原理

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3D掃描是3D量測技術的其中一種技術方式,過去科技限制下,取得物件尺寸數據的手段僅能透過傳統的游標尺,或不易移動三次元量床,使用受到了不少限制。今日科技已經可透過探針或光學鏡頭投射出光線,並根據座標取得3D數據,即可達到量測的目的。

目前市場可見的3D掃描技術多達數十種,其中以接觸式和非接觸式為兩大主流,接觸式量測技術透過探針取得數位資料回傳至電腦上,非接觸式量測技術,也就是我們俗稱的3D掃描,透過光學鏡頭,配合雷射或不同光源投射的變化取得物件的反射加以分析成為數位資訊。

以工業級3D掃描儀ATOS為例,該設備的原理採用結構光掃描儀(Structured light scanner)是通過光源將具備特殊結構的光線投射至物件表面,經過電腦計算取得數位資訊,應用領域廣,例如:汽車製造、精密儀器、科技產品、航空器材、能源設備、藝術文物等。

 

3D掃描的應用

3D掃描後所取得的數據可以用於多種用途,其中以逆向工程(Reverse Engineerine)與產品檢測(Computer Aided Vertification)為大宗應用。

當一個實物或是手工模型經由量測完成後,建立CAD或CAM資料輸出的流程,我們稱之為逆向工程 (Reverse Engineering)。透過這樣的流程可以大大節省產品開發的時間與成本。

逆向工程(RE)結合快速原型(RP)是近十年馬路科技積極推廣的應用方式,隨著3D列印的技術演進,RE+RP已經延伸到各個不同的領域,例如視覺設計、產品開發與公仔設計等。

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另一個主要應用為產品檢測,原義是Computer Aided Verification(CAV),又稱之為電腦輔助驗證,主要是將實體成品以3D掃描的方式,將其做成電腦可以讀取的資料格式(Scan Data),再將Scan Data與原始3D設計圖(CAD Data)依檢驗需求做精確的重疊與對位,進而查看其各部分的尺寸誤差。

電腦輔助檢測的高度重要性,是產品製造階段的關鍵過程,業界十分重視CAV的應用,而學術界也將CAV應用視為發展重點,並透過CAV相關的學術競賽分享學術成果。

 

三次元量測設備類型

CMM三次元量床光學掃描儀移動式三次元手持掃描儀
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接觸式非接觸式接觸式非接觸式
以接觸式探針取得數位資料,針對大型物件設計,能夠量測到精確座標資料,多為固定設備。非接觸式量測技術,針對曲面變化複雜的物件設計,工業應用於逆向工程與產品檢測。透過自動化技術可大幅節省量測人力。具備三次元量床的精確與高移動性。以探針為主要量測手段,新技術則是混合探針與雷射掃描取得更精確的資料。平價訴求的手持掃描儀方便攜帶,可用於外觀掃描、設計或藝術品製作。

 

如何選擇3D掃描儀

馬路科技引進了德國GOM研發的3D掃描儀,以及美國FARO所開發的移動式三次元設備,GOM ATOS是全球最先進的工業級3D量測設備,結合德國提倡的「工業4.0」計畫,GOM ATOS的Scanbox自動化量測系統已經具備智慧量測技術,提供全自動3D量測服務。

美國FARO是全球接觸式量測設備的主要品牌,旗下FARO Arm、FARO Gage、FARO Scan Arm與Laser Tracker三次元量測儀,以可移動性與高精度為訴求,廣泛應用於航太、汽車、機車、精密產業、科技產業。

根據不同的產業,不同的業務,3D掃描3D量測設備的需求都會有所不同,如有任何解決方案的問題與需求,請與馬路科技聯繫。


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