激光三角测量3D扫描技术如何改善制造过程？

激光三角测量3D扫描技术如何改善制造过程？

激光三角测量3D扫描技术是一种结合了激光和相机的先进测量技术，通过激光束投射到物体表面并由摄像头捕捉反射光，利用三角函数关系计算物体表面的精确坐标。这种技术在制造业中发挥着重要作用，能够帮助制造商实现高质量控制和产品开发目标。

什么是激光三角测量3D扫描技术？

激光三角测量原理结合了激光和相机。激光束投射到物体表面，摄像头捕捉反射光。通过了解激光和相机之间的角度和距离，系统利用三角函数关系计算物体表面的精确坐标。

先进的3D扫描仪，如Kreon扫描仪，专为激光三角测量设计，确保可靠的数据捕获，准确记录组件的形状和特征，且精度显著，均得益于激光束。这使制造商能够自信地实现其在各种工业应用中的质量控制和产品开发目标。

在3D扫描的上下文中，“三角测量”一词源于两个主要方面：

1. 系统配置：系统的组件，包括激光源（1）、相机（2）和在被数字化物体上的激光线（3），排列成形成三角形的三个点。
2. 数学原理：该方法基于相似三角形的原理。这涉及使用三角形之间的关系和比例，通过三角计算将数字图像中捕获的2D信息转换为真实的3D坐标。

激光三角测量3D扫描技术的代表性工作原理

在激光三角测量3D扫描中，已知的参数包括三角形的一边的长度、相机与激光发射器之间的距离，以及激光发射器与相机之间形成的角度。扫描仪的精度与测量激光发射器和相机之间的距离和角度的准确性有关，以及这些参数在扫描仪操作期间如何持续保持一致。此外，扫描仪的精度还依赖于相机传感器的分辨率。

通过观察激光点在相机视野中的位置，可以确定与相机一侧的角度。这三个参数定义了三角形的形状和尺寸，并定位激光点的位置。下图显示了相机如何感知激光线。激光线的形状根据物体表面的形状而扭曲。图像中激光线某一点的Y坐标随着物体上对应点的高度增加而增加。

激光三角测量原理与扫描仪的工作原理

以下是逐步解释的过程：

1. 将激光线垂直投射到要数字化的物体上。
2. 一台相机以角度（θ）倾斜于激光平面，拍摄场景以确定物体的位置。
3. 数字化的线条转换为一系列具有共同横坐标的2D点。
4. 在移动扫描仪时，相机记录第一条之后的新激光线，依此类推，形成一系列激光线，这些线可以重叠以形成物体的完整3D形状。

准确获取3D点云数据的最佳方法

在3D工作空间中精确定位扫描仪

在3D工作空间中精确定位扫描仪对有效放置扫描线至关重要。这需要对扫描仪在工作空间中的位置有深入的理解。实现这一目标的主要方法是外部定位系统，其中包括测量臂或三坐标测量机（CMM）等外部设备，使其能够独立进行高精度测量。

更高的频率以实现更快的移动

扫描仪的频率决定了线条采集的速度。频率越高，线条越靠近，操作员的移动越快。

多次扫描和点云整合

为了确保全面和准确的覆盖，可以从不同角度或位置对物体进行多次扫描。多个扫描的数据会对齐并合并成一个唯一的点云，表示物体表面点的精确空间坐标。

表面重建和数据输出

点云数据经过处理，以三维方式重建物体的表面几何形状，可能生成网格表面。扫描过程的最终输出是物体的数字模型，可以用于各种应用，如检测、质量控制、逆向工程或艺术作品的数字保存。

激光三角测量在各个制造行业的应用

激光扫描在各个行业提供显著的好处。在制造业中，它确保微米级的精度，用于质量控制、缺陷检测和复杂几何形状的验证。汽车行业使用激光扫描仪进行部件验证和工具检查，支持更可靠和安全车辆的开发。航空航天工程师依赖激光扫描进行无损和非接触测试，以捕捉复杂细节和大型组件而不损坏敏感部件。

结论

总之，激光三角测量 3D 扫描技术非常精确，有助于测量和捕捉工业物体的精细细节。它帮助工业实现准确、快速工作，并分析和实施可靠的数据。这项技术以多种方式使用，并持续改进，加快工业项目的进程，以最大限度地提高生产力。