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三維激光掃描儀是最近的一個(gè)熱門話題。三維激光掃描是一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，據(jù)一些報(bào)告預(yù)測(cè)，從 2021 年到 2026 年，其市場(chǎng)增長(zhǎng)率 CAGR 將達(dá)到 7.5%。其他研究表明，到 2030 年，三維激光掃描儀市場(chǎng)將可能達(dá)到 166.6 億美元。
但什么是三維激光掃描儀呢？三維激光掃描儀是用來(lái)做什么的？公司如何在市場(chǎng)上選擇合適的三維激光掃描儀？本文將為您提供關(guān)于 3D 激光掃描的全部詳情。
三維激光掃描儀是一種非接觸和非破壞性的設(shè)備，利用激光對(duì)物體及其周圍環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化的 3D 測(cè)量。當(dāng)用戶掃描一個(gè)物體時(shí)，三維激光掃描儀從激光器中投射出一個(gè)編碼的光圖案。該編碼圖案與物體的形狀相匹配，通過(guò)這種方式，激光掃描儀創(chuàng)造出它的數(shù)字版本。
然后，物體的數(shù)字副本可以導(dǎo)出為一個(gè)多邊形網(wǎng)格文件，該文件是一個(gè) 3D 模型，可用于不同的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、檢測(cè)或 3D 打印軟件。
根據(jù)其品牌、構(gòu)造和型號(hào)，三維激光掃描儀可用于掃描各種物體，而不管它們的幾何結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、材料和飾面有多復(fù)雜。事實(shí)上，專門的 三維激光掃描儀甚至可以掃描人體和建筑物！
便攜式和手持式三維激光掃描儀同樣賦能操作人員能夠在任何地方使用，并且無(wú)論其周圍的環(huán)境如何，他們都能獲得精確的 3D 測(cè)量結(jié)果。無(wú)論用戶需要掃描的是生產(chǎn)車間里的一個(gè)零件，還是一根已經(jīng)挖出來(lái)的管道，或者是車輛中的一個(gè)難以觸及的微小零部件，三維激光掃描儀都能生成可供您進(jìn)一步處理的數(shù)據(jù)。
您可能會(huì)問(wèn)，三維激光掃描儀能用在哪些地方？答案是……幾乎任何地方！三維激光掃描儀專為創(chuàng)建實(shí)物的 3D 模型（或副本）而設(shè)計(jì)。這意味著許多不同行業(yè)的專業(yè)人士都在使用三維激光掃描儀，其中包括：
航空航天
交通和汽車
消費(fèi)品
B2B 制造業(yè)
教育
重工業(yè)
醫(yī)療保健
文物保護(hù)、藝術(shù)和建筑
石油和天然氣
發(fā)電業(yè)
此外，由于 3D 激光掃描技術(shù)的普及，價(jià)格低廉的專業(yè)級(jí)三維激光掃描儀已成為業(yè)余愛(ài)好者、藝術(shù)家、工匠等人視如珍寶的東西。查看使用方便快捷的 3D 激光掃描解決方案完成的一些令人驚嘆的項(xiàng)目。
現(xiàn)在您知道了哪些行業(yè)通常會(huì)使用三維激光掃描儀，讓我們來(lái)探討一下三維激光掃描的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，其中就包括制造業(yè)。但請(qǐng)記住：三維激光掃描儀不僅僅適用于生產(chǎn)領(lǐng)域。
| 應(yīng)用 | 示例 |
|---|---|
產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 和設(shè)計(jì) | 三維激光掃描儀可以幫助工程師和工業(yè)設(shè)計(jì)師開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的產(chǎn)品，如高性能的街頭和越野運(yùn)動(dòng)摩托車。 |
3D 打印 （增材制造） | 設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以使用三維激光掃描儀和 3D 打印機(jī)快速制作零部件或整個(gè)產(chǎn)品的原型。 |
逆向工程 | 例如，在汽車行業(yè)的售后市場(chǎng)，生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)使用三維激光掃描儀對(duì)他們沒(méi)有原始 3D 模型的關(guān)鍵部件進(jìn)行逆向工程。 |
質(zhì)量控制和 質(zhì)量保證 | 質(zhì)檢團(tuán)隊(duì)利用高端三維激光掃描儀來(lái)改善大型部件的增材制造過(guò)程中的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。 |
維護(hù)、修理 和檢修 （MRO） | MRO 專業(yè)人員利用三維激光掃描儀來(lái)評(píng)估飛機(jī)部件的嚴(yán)重?fù)p壞情況。 |
無(wú)損檢測(cè) （NDT） | 三維激光掃描儀有助于核電站進(jìn)行檢測(cè)。 |
科學(xué)和教育 | 研究人員和教授正在教授未來(lái)的工程師和工業(yè)設(shè)計(jì)師如何在他們的工作領(lǐng)域使用三維激光掃描儀。 |
醫(yī)療和保健 | 醫(yī)學(xué)專家和技術(shù)人員使用三維激光掃描儀來(lái)制作定制的顱骨重塑矯形器。 |
文物保護(hù)、考古、建筑和藝術(shù) | 修復(fù)師使用三維激光掃描儀來(lái)簡(jiǎn)化文物保護(hù)和藝術(shù)品的保存/歸檔。 |
多媒體、視覺(jué)效果和元宇宙 | 三維激光掃描儀用來(lái)為數(shù)字藝術(shù)和元宇宙的 3D 模型創(chuàng)建非同質(zhì)化代幣（NFT）。 |
建筑和施工 | 建筑業(yè)越來(lái)越多地選擇使用三維激光掃描儀來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性和創(chuàng)建建筑物的三維模型等等。 |
雖然市場(chǎng)上有各種各樣的 3D 測(cè)量解決方案，但有兩種解決方案經(jīng)常被放在一起進(jìn)行比較，它們分別是便攜式 3D 激光掃描儀和固定式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）。
這兩種技術(shù)都具有專業(yè)級(jí)的精度水平。CMM 由一個(gè)堅(jiān)實(shí)的花崗巖基座臺(tái)、龍門架或橋式臂和一個(gè)用于觸覺(jué)測(cè)量的觸碰探頭組成。它通常位于實(shí)驗(yàn)室或一個(gè)專用的房間里，因?yàn)樗鼘?duì)振動(dòng)、灰塵、濕度水平等環(huán)境條件非常敏感。CMM 的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高；然而，它需要由有經(jīng)驗(yàn)的計(jì)量師操作，速度可能很慢，而且靈活性有限。部件需要被帶到 CMM 處，這使得它效率低下，無(wú)法加快生產(chǎn)，而且它難以用于大型部件。
通常，便攜式三維激光掃描儀也是非常精確的。某些品牌和型號(hào)在獲取 3D 測(cè)量結(jié)果方面速度很快。更重要的是，由于其直觀的界面和符合人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)，對(duì)于所有技能水平的操作員來(lái)說(shuō)，它們使用起來(lái)都非常方便。此外，由于它們的便攜性和堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)，三維激光掃描儀可以直接在車間或室外使用；它們可以承受惡劣的條件而不會(huì)犧牲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性和可重復(fù)性。
通常，制造商會(huì)同時(shí)購(gòu)買這兩種技術(shù)。他們只將 CMM 用于需要最高精度的最重要的檢測(cè)。然后將三維激光掃描儀用于所有其他 3D 測(cè)量，這消除了 CMM 超負(fù)荷的問(wèn)題，提高了整體生產(chǎn)率。
三維激光掃描儀的具體價(jià)格取決于設(shè)備的質(zhì)量和性能水平。
便宜的三維激光掃描儀價(jià)格不到 1000 美元。中等價(jià)位的三維激光掃描儀在幾萬(wàn)美元上下徘徊。計(jì)量級(jí)三維激光掃描儀，特別是那些用于自動(dòng)化質(zhì)量控制、工業(yè) 4.0 流程以及具有極小公差和嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用的掃描儀，價(jià)格可能超過(guò) 10 萬(wàn)美元。
更多的時(shí)候，公司不想冒險(xiǎn)使用廉價(jià)的三維激光掃描儀，因?yàn)樗鼈兛赡茉斐删薮蟮倪\(yùn)營(yíng)成本和重大業(yè)務(wù)損失。下面列舉了一些例子，說(shuō)明了為什么在專業(yè)應(yīng)用中使用價(jià)格低廉的三維掃描儀是一個(gè)巨大錯(cuò)誤的原因。
用精度水平不夠高的三維激光掃描儀對(duì)飛機(jī)部件進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不了需要更換的部件，因此可能造成墜機(jī)，從而對(duì)乘客造成致命傷害。
在對(duì)石油和天然氣管道進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)評(píng)估時(shí)，不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)意味著檢測(cè)人員可能發(fā)現(xiàn)不了潛在的損壞，如裂縫和腐蝕，這可能導(dǎo)致災(zāi)難性的故障，給周圍的人和環(huán)境帶來(lái)危險(xiǎn)。
想象一下，如果一家制造商的新車質(zhì)量控制團(tuán)隊(duì)未發(fā)現(xiàn)某個(gè)零部件的缺陷，這將導(dǎo)致大規(guī)模和昂貴的汽車召回。
要為您的特定應(yīng)用選擇合適的三維激光掃描儀，需要考慮無(wú)數(shù)因素。在選擇專業(yè)級(jí)和計(jì)量級(jí)的三維激光掃描儀時(shí)，您應(yīng)該考慮什么？
在購(gòu)買三維激光掃描系統(tǒng)時(shí)，請(qǐng)務(wù)必考慮以下因素和功能：
精度和可重復(fù)性：您需要三維激光掃描儀有怎樣的精度？您的應(yīng)用是否需要高公差等級(jí)或遵守嚴(yán)格的規(guī)范？如果是這樣的話，您必須知道您選擇的三維激光掃描儀是否能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確和可重復(fù)的結(jié)果。
分辨率：就分辨率而言，如果您的應(yīng)用需要用高度清晰的細(xì)節(jié)進(jìn)行評(píng)估，掃描數(shù)據(jù)的質(zhì)量就很重要。分辨率越高，3D 模型上的細(xì)節(jié)就越多。
速度：團(tuán)隊(duì)效率是否非常重要？您是否正在設(shè)計(jì)一個(gè)必須快速上市的產(chǎn)品？便宜的三維激光掃描儀比專業(yè)的三維激光掃描儀需要更多的時(shí)間來(lái)采集數(shù)據(jù)。
操作簡(jiǎn)單：有些三維激光掃描儀技術(shù)比其他技術(shù)使用起來(lái)更方便。請(qǐng)務(wù)必測(cè)試一下每臺(tái)三維激光掃描儀在使用時(shí)有多直觀以及是否符合人體工程學(xué)。您最不希望看到的是，您的團(tuán)隊(duì)被復(fù)雜的設(shè)置和操作所困擾。
部件尺寸：您通常是對(duì)小零件或大零件還是所有尺寸的部件進(jìn)行 3D 測(cè)量？三維激光掃描儀的規(guī)格可以告訴您它可以測(cè)量哪些部件尺寸，單位可能是毫米、厘米或米（英寸或英尺）。
便攜性：您正在評(píng)估的三維激光掃描儀的便攜性如何？真正的便攜性指的是不需要使用外部定位設(shè)備。三維激光掃描儀應(yīng)該是可以完全獨(dú)立使用的，這樣就可以在車間、戶外或不穩(wěn)定/不受控制/狹窄的區(qū)域使用它。您可以在這里閱讀更多關(guān)于 三維激光掃描技術(shù)的便攜性有多重要的信息。
三維激光掃描軟件：并非所有的制造商都提供與他們的三維激光掃描儀無(wú)縫集成的 3D 軟件平臺(tái)。這種類型的軟件有各種模塊或功能，包括支持將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到 CAD 軟件中和加速尺寸檢測(cè)的功能。您可以通過(guò)軟件最大限度地利用您的三維激光掃描儀，將掃描后的處理過(guò)程提升到一個(gè)全新的水平。
培訓(xùn)、支持和維護(hù)：購(gòu)買三維激光掃描儀時(shí)還應(yīng)該仔細(xì)研究制造商提供什么樣的本地化培訓(xùn)、支持和維護(hù)服務(wù)。優(yōu)質(zhì)和高端三維激光掃描儀制造商會(huì)通過(guò)其自己的售后團(tuán)隊(duì)直接或通過(guò)其特許經(jīng)銷商網(wǎng)絡(luò)為其設(shè)備提供一流的售后服務(wù)。
