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手持三维(3D)扫描仪大盘点
2016-08-26

消息来源:南极熊3D打印

21世纪,南极熊认为这是一个无所不能的时代,我们认为在科幻电影中出现的场景将来会依次在我们的现实生活中出现,在《十二生肖》中出现的产品3D打印机和三维扫描仪早已存在。而且现今社会借助它超强的能力,许多人的生活和一些产业都在发生着翻天覆地的变化。


其实*早出现的是接触式测量方法,代表是三维坐标测量机,虽然精度达到微米量级(0.5mm),但是由于体积巨大、造价高以及不能测量柔软的物体等缺点,使其应用领域受到限制。

下面南极熊着重为大家来讲解一下手持式的扫描仪。


一般来说,3D扫描仪可以分为两类:接触式和非接触式。接触式扫描仪,顾名思义,需要与被扫描物体直接接触。相反,非接触式扫描仪则不需要直接接触,它依靠激光或辐射(如X光或超声波)来搜集被扫描物体的信息。


非接触式扫描又分为两种:

一类是被动方式,就是不需要特定的光源,完全依靠物体所处的自然光条件进行扫描,常采用双目技术,但是精度低,只能扫描出有几何特征的物体,不能满足很多领域的要求。

另一类是主动方式,就是像物体投射特定的光,其中代表技术激光线式的扫描,精度比较高,但是由于每次只能投射一条光线,所以扫描速度慢。另外,由于激光会对生物体以及比较珍贵的物体造成伤害,所以不能应用于某些特定领域。

手持式三维扫描仪(3D scanner) 是一扫描仪小型化的应用,是随着计算机软件的发展,电脑可以进行实时拼接,采用的移动式的3d扫描仪,手持式三维扫描仪主要可以收集到两部分数据:1.用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)
2.用来侦测并分析现实世界中物体或环境的外观数据(如颜色、表面反照率等性质)。 搜集到的数据常被用来进行三维重建计算,在虚拟世界中创建实际物体的数字模型。南极熊3D打印淘宝商城,已经上架了一批3D扫描仪。

这些模型具有相当广泛的用途,举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。

不过市售的3D扫描仪还是有一定的局限性,它们暂时还只能搜集物体可见表面的信息。下面的视频中探讨了一些手持式3D扫描仪在工作时的局限性。

*近的新兴的技术是结构光式的扫描,结构光也属于主动方式,通过投影或者光栅投射同时多条光线,就可以采取物体的一个表面,只需要几个面的信息就可以完成扫描,特点是扫描速度快,而且可编程实现。

我们都知道,3D打印和3D扫描关系密切。3D扫描具有强大的功能,能帮助用户更方便地将现实世界物品转换成为可用于3D打印的数据,省去了不少3D设计过程中的复杂工序,便于更快地进行3D打印,所以3D扫描仪行业也是发展得如火如荼。南极熊3D打印网上有大量的3D扫描技术资料。

3D扫描仪是怎么工作的?
说到3D扫描仪,许多人的第一印象可能会觉得它是台加强版的相机,不过其实它的主业是制作3D渲染图。
3d打印机会搜集它视野内的物体信息,不过跟相机有所不同,它记录下的是物体各部分的位置信息,而不是其色彩和外观。那么3D扫描仪是如何记录下这些位置信息呢?原来是靠计算扫描仪和物体表面点阵的距离得来的。

正因为如此,想要得到一张完整的3D渲染图,就需要扫描仪从不同角度采集多组信息,然后再将这些信息综合起来。不过随着3D扫描技术的逐步成熟,这一看似复杂的过程所耗费的时间正在不断缩短。
目前,多数的商用3D扫描仪都为非接触式

非接触式扫描仪工作时,会将激光(点、线或者阵列式)投射到物体表面,随后扫描仪就能根据物体反射光判断物体的位置信息。此外,扫描仪上还装配了一个传感器,用来搜集物体的形状信息(基于反射光的角度得出)。
显而易见,3D扫描的过程中会产生巨大的数据量,这些数据需要一个强大的软件来处理。网上这类软件琳琅满目,到底要如何选择呢?根据自己想要达到的目的选择吧。还是那句话,适合你的才是**的。
3D扫描仪到底有什么用?
其实在大型基础工业中,3D扫描仪有着相当广泛的用途。举例来说,博物馆可以利用该技术来制作知名艺术品的3D渲染图以供研究,厂商则利用该技术来制造零部件。看似这些用途与我们的日常生活关系不大,但其实它在家用领域潜力十足。

奥巴马—扫描奥巴马—打印奥巴马
*简单的应用方式就是结合3D打印机打造小比例的模型,你可以试着打印一台自己爱车的模型,或者自己给朋友做纪念品。对于设计师来说,你甚至可以通过它来完成自己的设计项目。
即使没有3D打印机的协助,3D扫描仪制作的3D虚拟模型也价值连城。在游戏设计中,这些虚拟模型可以让游戏画面变得更加真实和细腻。

只要你拥有一台足够强大的3D扫描仪,再配上自己天马行空的想象力,这世界上没有什么是你做不出来的。
3D扫描技术还没有完全成熟
未来几年3D扫描技术将会不断地发展,但目前的3D扫描仪已经相当成熟,基本可以帮你完成大部分任务了。不过研发中新技术也相当诱人,可以解决我们现在使用扫描仪终于到的一些问题,和无法扫描的情况,未来3D扫描仪可能会直接被做成激光芯片,甚至可以直接装进智能手机中,使用手机摄像头即可进行扫描。现在很多厂商已经开始了相关技术的开发,有的甚至已经推出了第一代产品。

价格还是其制约因素
随着技术的发展,3D扫描仪的售价已经一降再降,但是还是我们这些屌丝接受不起的。虽然市场上有特别便宜的三维扫描仪,但是扫描效果真的不堪入目,惨不忍睹。南极熊认为其实硬件上的差距没多大,就是在软件上的不足。   市面上一台入门级的单反价格在3000左右,但是效果好一点的扫描仪价格就在1000左右,虽然只是比一台苹果电脑贵了一点,但是再买之前还是要想想买一台这个回去能干什么,看看自己的钱包里还有多少大洋。

而且,如果你没有3D打印机,它的功能也会受到一定的限制。虽然3D打印机也在降价,但是在某宝上一台低端的打印机也需要1000+大洋,而且还是单色,也就没多大的作用了,毕竟这是一笔不小的花费。
桌面三维扫描仪市场竞争激烈因为从产业链来看,三维扫描仪无疑是3D打印机的上游,无论是工业还是军事使用的3D打印机,其设计和生产都可以用三维扫描仪来助力逆向设计。而对于家庭和教育领域的3D打印来说,还没有完全掌握3D建模的爱好者和设计师则可以用三维扫描仪来实现自动建模,从而达到创新设计。

在国内,由于技术含量高并且价格高,工业扫描领域还没有呈现遍地开花的繁荣之势,北京天远是目前行业内公认的工业三维扫描龙头老大。与之相反,桌面三维扫描仪由于价格相对较低并且扫描精度要求不高,不少3D打印公司都开始涉足。

在国际市场上,Makerbot推出了其桌面三维扫描仪digitizer;3Dsystems则是推出了手持式三维扫描仪Sense,开启了C端客户市场。国际芯片巨头Intel也走起了跨界路线,开始做起用于三维扫描的3D摄像头,用于实体感应技术。

 


在国内,3D打印领军者先临三维也发布了一款白光桌面3D扫描仪Einscan-S。由于其扫描速度快并且精度高,连同其先临三维的桌面3D打印机,成功打入全国教育界和和国内外创客团体,在这一波激烈的竞争中站稳了市场脚跟。与此同时,一些山寨的桌面三维扫描仪生产商也开始嗅到了市场,他们的涌入让这片市场开始呈现价格战趋势。

未来三维扫描市场将两极分化
北京天远的总经理叶成蔚表示“随着桌面三维扫描仪的遍地开花,国内3D扫描仪市场将会呈现两极分化的态势:桌面三维扫描仪的价格将会越来越平民化,并开始呈现轻量化、便携性的特性。未来三维扫描仪或将实现大量的移动端设备植入,用手机即可实现三维实时扫描。”
而另一方面,随着工业智能化的推进,市场对工业三维扫描仪的扫描精度、速度、稳定性以及抗干扰性等要求都会越来越高。叶成蔚表示“未来天远的工业扫描仪会继续深耕,做精做强。这也是扫描仪市场扩大化形态下的必然趋势。”

由此可见,无论是功能还是价格,桌面三维扫描仪和工业三维扫描仪都将呈现两极分化的局面:桌面三维扫描仪会继续在教育、家庭领域得到更广泛的应用,而工业扫描仪则会在现代化智能制造上发挥更大的用武之地。

然而,在这两极分化的过程中,新的需求又诞生了:桌面三维扫描仪价格低廉,但是其扫描精度和速度无法满足工业级别的应用;与此同时,工业级别的三维扫描仪由于价格高而把不少C端以及创客小团体挡在了门外。市场正在呼吁一个新的三维扫描市场,既可以达到桌面三维扫描仪的价格,又可以实现类似工业扫描仪的应用,以满足互联网时代不断催生的个体以及小团体创业工作者。
由于现在手持扫描仪的市场品牌比较繁杂,南极熊就不在这里一一列举了,下面几款国内外比较知名的手持3d扫描仪。
EinScan-Pro手持3D扫描仪

先临三维推出**的一款EinScan-Pro手持式三维扫描仪,据了解,这款EinScan-Pro手持3D扫描仪可以提供手持式快速扫描、手持式细节扫描、固定式全自动扫描和固定式自由扫描,这样四种扫描模式。针对不同精度要求和不同扫描物体大小,兼顾了便携性和高精细度扫描需求。可以说是市场上手持式三维扫描仪、桌面三维扫描仪和工业三维扫描仪三者合一的一款产品。

Digitizer 
MakerBot公司出品的Digitizer是同类产品中的佼佼者。只需要12分钟,它就能用点阵从各个角度将对象扫描一遍。另外,Digitizer还能将扫描到的信息直接转成3D打印所需的格式。

MakerBot提供的软件还能将扫描、编辑和打印的过程无缝连接起来,另外,它还能实现不同扫描信息的整合。其实Digitizer扫描场相对较小,所扫产品边长不能超过8英寸,重量也不能超过3公斤。另外,该产品还处在研发的早期阶段,在正式上市前还有许多工作要做。
Scanify 

Scanify是一款手持式扫描仪,你可以用它制作全彩3D渲染图,而且它有着**的速度,制作一张图只需0.1秒。因为Scanify可手持使用,所以它在扫描过程中非常灵活性,不过想要保持扫描的精度,还是需要一些必要的辅助。Scanify的扫描速度取决于被扫描的物体:物体颜色、棱角和反光都会对扫描所需时间带来较大的差别。

另外,你还可以使用Scanify配套的专业版软件,每年只需99美元就能得到更高阶的编辑、整合和3D打印功能。
Matter and Form 3D扫描仪 
如果以上两款3D扫描仪的售价让你觉得囊中羞涩的话,你可以看看Matter and Form公司的产品。该扫描仪原先是Kickstarter上的一个计划,不过现在已经成为了业界性价比的产品。

如上图所示,它有一个可旋转的扫描平台,此外,配合扫描的相机也可上下移动,这样该产品就可快速从每个角度捕捉物体的细节,只需五分钟就可完成整个扫描过程,其成品质量也具备与那些高价型号一战的实力。
不过与价位更高的Scanify相比,它还是有一定的短板,扫描区域不超过7*9.8英寸,重量也不能超过3公斤。不过该公司会附赠相关软件,有了它你就可以制作用于3D打印的水密网格(watertight mesh)了。
Matter and Form Bevel 

上图这款产品名为Bevel,它也来自Matter and Form公司,主攻移动扫描市场。只要通过耳机孔连上这款配件,你的智能手机就拥有了3D扫描的能力。扫描时,手机摄像头会与Bevel内置的激光灯一同工作,随后制作出轻量级的3D图像。
该产品现已进入预售阶段,未来它会兼容安卓和iOS双平台,并且为用户提供3D拍照功能,拍摄的图片还能直接用于3D打印。不过它**的杀手锏还是其超低廉的价格(80美元),该产品预计将于今年年底正式开售。
手持式3d扫描仪的发展

对于3D扫描仪,难道就没有更好的解决方案了吗?肯定有啊,这不,一家公司就做了一个应用,不用外接任何设备就可以直接将你的手机或平板变成3D扫描仪。

许多应用都能让你秒变摄影师,但这个应用更强悍。ETH苏黎世公司的3D扫描软件虽然还未开发完成,但该公司宣称,使用该款软件就可以做出精确的周边环境3D渲染图,*重要的是,你不需要购买任何配件。


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