当今社会正处在一个信息化时代,人们在生活和工作中都需要获取到客观物体的相关数据信息。但是使用照相机、摄像机、扫描仪等设备只能获取到物体的二维数据信息。要想进一步获取物体的三维数据信息,就要用到三维扫描技术。对某些领域来说,如何获取到物体的三维数据信息是整个产业链中尤为关键的一步,例如生物医学、地质勘探、产品检测、航空航天等领域。因此,随着各行业产业链升级,对数据获取的技术手段也不断提出更高的要求,三维扫描技术也在不断革新。而常用的三维扫描技术按照在测量过程中检测设备是否与客观物体表面接触区分,可分为接触式三维测量和非接触式三维测量。
接触式测量法是三维测量技术中早期发展中的开路先锋,其技术手段已经在不断发展中日趋完善。接触式测量方法在三坐标测量机中得到了实际应用,为三维测量技术的发展开拓了市场。由于三坐标测量机已经在工业生产中得到了一定的应用,所以相关产品也在不断升级,其中包括桥式三坐标测量机、多轴关节臂三坐标测量机等等。这些三坐标测量机通常采用高精度机械设备,通过一个呈球形的测量探头接触测量部件的表面,就可以获取接触位置的坐标数据信息并反馈给计算机。该测量方法不仅可以完成对曲率较大物体的三维扫描工作,而且不会因为被测物体的材质不同而影响测量结果,受外界环境影响也较小。
接触式的三维测量方法到目前为止已经发展了很长一段时间,这方面的理论研究和技术手段已经非常完善和成熟,市场上也出现了大量的三坐标测量机产品。所以,在实际的测量中会有比较高的准确性。但是尽管如此,接触式测量仍然因为其一些缺点难以得到广泛的应用。
- 由于在实际工作过程中测量探头必须要长期与被测物体直接接触,这不仅会对测量探头造成磨损,还很容易导致被测物体表面被损坏,这些情况都会影响测量结果。
- 如果被测物体有小于测量探头直径的小孔,接触式测量方法无法进行完整测量。
- 接触式测量要通过测量探头逐点测量被测物体,这导致了测量效率大大降低。
非接触三维测量法与接触式测量法相比最大的特点就是不需要与被测物体发生直接接触,而是通过激光、声波、磁场等物理指标获取相应的位置数据。而在上述多种非接触式测量法中,不同的测量方法都有其各自相应的应用场景。其中非光学非接触式测量法大多应用在对精度要求不太高的场景。而光学非接触式三维测量法既不会对测量物体造成任何损伤,又具有较高的分辨率,在地质勘探、工业产品检测、生物医疗、立体印刷、航空航天等领域都得到了一定的应用,已经在三维测量的产品市场中占据了一席之地。其主要优点如下:
- 凭借其非接触的特性,可以避免对被测物体造成损伤。
- 非接触测量法可以针对不同类型的被测物体选择多种光源及传感器,完整测量到物体全部表面的数据信息。
- 光学式非接触测量法通过传感器采集光信号,数据采集速度大大提升,测量效率较高。
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