如今，市面上充斥著各種各樣的三維掃描儀，規(guī)格似乎都大同小異，仿佛制造商們參考了競爭對(duì)手的數(shù)據(jù)并采用了相同的參數(shù)。數(shù)據(jù)表、市場(chǎng)營銷視頻甚至產(chǎn)品外觀看起來都差不多，僅憑技術(shù)參數(shù)很難立分高下。 

Q

面多眾多選項(xiàng)，我們?cè)撊绾巫R(shí)別高質(zhì)量的三維掃描儀呢？

在本文中，Creaform 形創(chuàng)將介紹三種實(shí)用的測(cè)試方法，讓您無需工具也能確定技術(shù)規(guī)格參數(shù)表所宣稱的性能在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中能否實(shí)現(xiàn)，或者僅僅是沒有實(shí)際價(jià)值的紙面數(shù)據(jù)。這些測(cè)試旨在幫助您識(shí)別哪些制造商生產(chǎn)的三維掃描儀經(jīng)過了嚴(yán)格的開發(fā)和測(cè)試流程。        

形狀缺陷測(cè)量（圓柱度）     

在幾何尺寸和公差領(lǐng)域，形狀缺陷指的是工件偏離其理想形狀（例如平面或圓柱體）的情況。形狀缺陷測(cè)量可以很好地證明三維掃描儀的質(zhì)量，因?yàn)樗故玖藗鞲衅鳒y(cè)量形狀缺陷真實(shí)數(shù)值的能力。高質(zhì)量的三維 掃描儀的測(cè)量結(jié)果會(huì)非常接近標(biāo)稱值，而低質(zhì)量的三維掃描儀的測(cè)量結(jié)果則可能存在較大偏差。

測(cè)試 #1

圓柱度測(cè)試

簡單的圓柱度測(cè)試可提供關(guān)于三維掃描儀原始數(shù)據(jù)質(zhì)量的寶貴信息。

在評(píng)估三維掃描儀的質(zhì)量時(shí)，首先要考慮的是原始數(shù)據(jù)，因?yàn)樵紨?shù)據(jù)需要經(jīng)過高強(qiáng)度的點(diǎn)過濾過程。毫無疑問，如果原始數(shù)據(jù)噪點(diǎn)過多且質(zhì)量低劣，那么 3D 模型就一定會(huì)有問題。

結(jié)果    

圓柱體或蘑菇形

如果在高分辨率條件下依然無法獲得良好的圓柱度值，也無法在直角處清晰地看到圓柱的邊緣，則說明傳感器采集到的原始數(shù)據(jù)質(zhì)量較差。因此，整個(gè)數(shù)據(jù)采集和分析過程的質(zhì)量也堪憂。

如果圓柱體呈蘑菇形，則表明三維掃描儀的原始數(shù)據(jù)噪點(diǎn)過多。這會(huì)導(dǎo)致軟件使用重建算法來讓圓柱體的主體和邊緣更平滑（并讓數(shù)據(jù)看起來更漂亮），從而形成蘑菇形外觀。但是，重建算法可能產(chǎn)生各種意想不到的影響。

質(zhì)量差且噪點(diǎn)多的原始數(shù)據(jù)意味著點(diǎn)云很厚。所以，我們不可能通過這樣的點(diǎn)云來確定真實(shí)的表面在哪里。如何確保網(wǎng)格是使用準(zhǔn)確的原始數(shù)據(jù)和真實(shí)的表面點(diǎn)創(chuàng)建的？高分辨率條件下是否隱藏著經(jīng)過平滑處理并且可能影響網(wǎng)格精度的表面？

低質(zhì)量的三維掃描儀可見蘑菇效應(yīng)

Creaform 形創(chuàng)，手持式三維掃描儀的技術(shù)先驅(qū) 

作為手持式三維掃描儀的技術(shù)先驅(qū)，Creaform 形創(chuàng)的專業(yè)能力毋庸置疑，可確保數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量并盡量降低噪點(diǎn)。由于不需要對(duì)劣質(zhì)表面點(diǎn)進(jìn)行平滑處理，表面重建算法能夠更有效地運(yùn)行，進(jìn)而確保始終如一的高質(zhì)量。

使用 Creaform 形創(chuàng)的 MetraSCAN Black|Elite 測(cè)量的圓柱度

測(cè)試 #2

體積精度測(cè)試

體積精度測(cè)試可驗(yàn)證三維掃描儀的測(cè)量一致性。高質(zhì)量的三維掃描儀必須具備可重復(fù)性，即能夠進(jìn)行可重復(fù)的測(cè)量，并將差異降到最低。反之，低質(zhì)量的三維掃描儀多次測(cè)量同一部件或由不同操作人員進(jìn)行測(cè)量時(shí)得出的結(jié)果可能不一致。

因此，在多次測(cè)量同一部件時(shí)，無論由一名還是多名操作人員進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果都必須分組并且相近。

可重復(fù)性測(cè)試：一名操作人員連續(xù)進(jìn)行五次測(cè)量

可再現(xiàn)性測(cè)試：五名操作人員進(jìn)行同一測(cè)量

兩項(xiàng)測(cè)試的結(jié)果都必須分組

評(píng)估體積精度不需要用到經(jīng)過校準(zhǔn)的參考工具。您可以在特定時(shí)間段內(nèi)（例如一天內(nèi)、一小時(shí)內(nèi)）測(cè)量任何部件。測(cè)量大型部件的效果更為明顯。

結(jié)果    

同一個(gè)部件，尺寸相同或不同

如果結(jié)果未分組，則說明數(shù)據(jù)表所宣稱的體積精度很可能不靠譜。

使用同等價(jià)位三維掃描儀獲取的未分組結(jié)果（灰色柱）與使用 Creaform 形創(chuàng) HandySCAN Black+|Elite 測(cè)得的體積精度（藍(lán)色柱）比較

例如您要測(cè)量兩個(gè)相距 2 米的平面之間的距離，如果這個(gè)距離的變化超過 15μm/m，即連續(xù)兩次測(cè)量相差 30μm，那么就不能宣稱三維掃描儀的體積精度達(dá)到 15μm/m。

換言之，假設(shè)您連續(xù)兩次測(cè)量同一輛汽車，第一次測(cè)量得出某一尺寸，第二次測(cè)量的尺寸少了 2mm，那么傳感器的體積精度怎么可能低于 1mm/m？而且，如果兩次測(cè)量結(jié)果不一樣，哪一次才是正確的呢？

Creaform  形創(chuàng)，20 多年來持續(xù)推動(dòng)三維掃描技術(shù)創(chuàng)新 

Creaform 形創(chuàng)在研發(fā)初期也遇到過類似的問題，但最終憑借多年積累的知識(shí)和專業(yè)能力克服了這些難關(guān)。鑒于 Creaform 形創(chuàng)在創(chuàng)新和產(chǎn)品開發(fā)方面比市面上的三維掃描儀制造商領(lǐng)先 10 年之久，我們可以看到一些其他制造商無法解決的問題。

測(cè)試 #3

熱穩(wěn)定性測(cè)試

衡量三維掃描儀質(zhì)量等級(jí)的另一個(gè)指標(biāo)是它在不同環(huán)境條件下（例如溫度）的性能。在不同條件下，高質(zhì)量的三維掃描儀能夠保持穩(wěn)定，而低質(zhì)量的三維掃描儀則更容易受到環(huán)境變化的影響。

要區(qū)分高低質(zhì)量，還有一種方法是看看為了維持測(cè)量精度而必須對(duì)三維掃描儀進(jìn)行重新校準(zhǔn)的頻率。經(jīng)過校準(zhǔn)之后，高質(zhì)量的三維掃描儀的精度通常能維持較長時(shí)間。相比之下，低質(zhì)量的三維掃描儀的精度可能迅速下降，從而需要頻繁校準(zhǔn)。

測(cè)試方法很簡單：使用您的三維掃描儀測(cè)量任何一個(gè)部件。首次測(cè)量之后，隔 20 分鐘、1 小時(shí)和 2 小時(shí)分別重復(fù)測(cè)量一次，然后比較測(cè)量結(jié)果。結(jié)果是否一致？

結(jié)果    

是否需要經(jīng)常進(jìn)行重新校準(zhǔn)

高質(zhì)量的三維掃描儀會(huì)通過多種機(jī)制（主要是軟件）來管理傳感器內(nèi)部的熱膨脹，從而在較長時(shí)間內(nèi)確保穩(wěn)定、可靠的測(cè)量結(jié)果。而低質(zhì)量的三維3D 掃描儀沒有這些機(jī)制，因此結(jié)果往往會(huì)出現(xiàn)偏差。

要解決可重和熱偏差問題，最好的辦法就是重新校準(zhǔn)三維掃描儀。然而，如果每次使用之前都要重新校準(zhǔn)傳感器，那么這個(gè)過程很快就會(huì)給用戶帶來不便，甚至痛苦。

在 15 分鐘內(nèi)使用同等價(jià)位三維掃描儀獲得的偏差結(jié)果（灰色線）與使用 Creaform 形創(chuàng)HandySCAN Black+|Elite 測(cè)得的熱穩(wěn)定性比較

Creaform 形創(chuàng)：高質(zhì)量源于嚴(yán)謹(jǐn)和學(xué)習(xí)

自 2005 年以來，Creaform 形創(chuàng)在軟件開發(fā)和機(jī)械設(shè)計(jì)方面積累了豐富的知識(shí)和專業(yè)能力，包括透鏡設(shè)計(jì)、元件加熱的有限元分析、散熱片位置等等。

所有機(jī)械工程方面的專業(yè)能力全部針對(duì)光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)（為 CMOS 傳感器開發(fā)透鏡）和物理結(jié)構(gòu)（將手柄精確地放置在傳感器的外部結(jié)構(gòu)上，從而避免施加壓力和移動(dòng)相機(jī)）而開發(fā)。相關(guān)知識(shí)也包括用戶和工廠的校準(zhǔn)流程。

得益于持續(xù)的學(xué)習(xí)和升級(jí)，Creaform 形創(chuàng)將測(cè)量設(shè)備的精度不斷提升——不僅體現(xiàn)在規(guī)格參數(shù)表上，更體現(xiàn)在實(shí)際生活中。這就是我們所說的認(rèn)證精度。我們關(guān)心的絕非數(shù)據(jù)表中的數(shù)字而已。我們努力在實(shí)際應(yīng)用中證明并保持自身產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，同時(shí)致力于展示 Creaform 形創(chuàng)三維掃描儀的高質(zhì)量。

掃碼聯(lián)系技術(shù)專家    

ABOUT CREAFORM

關(guān)于形創(chuàng)                

在塑造未來的空間計(jì)量技術(shù)方面，Creaform 形創(chuàng)擁有二十年的豐富經(jīng)驗(yàn)，尤其擅長運(yùn)用技術(shù)前沿的三維解決方案幫助客戶實(shí)現(xiàn)測(cè)量目標(biāo)。憑借種類齊全的硬件和軟件產(chǎn)品組合，Creaform 形創(chuàng)賦能用戶通過 3D 掃描、逆向工程、質(zhì)量控制、無損檢測(cè)、產(chǎn)品開發(fā)和 MRO 親身體驗(yàn)實(shí)時(shí)地創(chuàng)新。在 Creaform 形創(chuàng)的幫助下，來自汽車、航空航天、制造、重工業(yè)、石油和天然氣、發(fā)電、消費(fèi)品、研究和教育等各行各業(yè)成千上萬的專業(yè)人士已經(jīng)探索到創(chuàng)新之有形。

Creaform 形創(chuàng)的總部位于魁北克省的萊維斯，在全球 26 個(gè)國家或地區(qū)擁有當(dāng)?shù)剞k公室和一個(gè)由100多家經(jīng)銷商組成的網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)遍及超過 85 個(gè)國家。這樣的規(guī)模讓公司能夠與客戶建立關(guān)系并提供高質(zhì)量的服務(wù)。Creaform 形創(chuàng)是 AMETEK 阿美特克公司旗下的一個(gè)業(yè)務(wù)部門，阿美特克(紐交所代碼：AME)是工業(yè)技術(shù)解決方案的全球供應(yīng)商，服務(wù)于各種具有吸引力的利基市場(chǎng)，年銷售額超過 70 億美金。阿美特克增長模式整合了四大增長戰(zhàn)略 — 卓越運(yùn)營、新產(chǎn)品開發(fā)、全球和市場(chǎng)擴(kuò)張、以及戰(zhàn)略收購 — 并嚴(yán)格關(guān)注現(xiàn)金生成和資本部署。阿美特克的目標(biāo)是在整個(gè)業(yè)務(wù)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)每股收益兩位數(shù)的百分比增長，并實(shí)現(xiàn)總資本的卓越回報(bào)。阿美特克成立于 1930 年，在紐約證券交易所上市已有 90 多年的歷史，是標(biāo)準(zhǔn)普爾 500 指數(shù)的成分股之一

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