谈谈工业用三维扫描仪精度到底能够达到多少

近期在与工业用户交流中,会经常遇到一个问题,很多需求三维扫描仪的单位对三维扫描的精度认识很模糊。部分用户以三坐标精度预估3D扫描仪精度,有过分乐观的精度预期,还有部分用户思维停留在很多年前的了解上,觉得三维扫描操作繁琐,精度太差,对三维扫描的精度预估过分悲观。今天,我来给大家探探目前各类三维扫描仪精度到底能达到多少。

以前给大家说过,扫描仪的分类很多,就工业应用而言,主体可以分成四类:拍照式白光、拍照式蓝光、激光手持式中端、激光手持式高端。我们本次就针对这四种3d扫描设备来说明。

除了设备的影响外,精度还有一个绝对不能忽略的影响因子——视场,即扫描物体的大小。物体越大,扫描精度越差,这个我想工业用户不需要解释也能理解。但要注意,物体尺寸如果过小,很可能也会造成精度较差,因为非常小的细节,3d扫描仪很多表现不是很好。

在这里讨论,我们先预设物体尺寸为35mm*35mm*35mm,表面特征较多,从实践来看,一般这个尺寸附近,各类扫描仪都会有一个比较好的表现。

【1】拍照式白光设备

很多厂商标称精度0.008mm,也就是8μ,但实际上,这个说的是单面精度,而非实际扫描精度,在预设情况下,国内外比较好的白光扫描仪厂家,一般最高能把精度控制在0.03mm左右,也就是工业上所说的3丝。

【2】拍照式蓝光设备

在预设情况下,正规厂家产品最高能把精度控制在0.02mm,也就是2丝。在这里特别说明,德国gom的高精度蓝光设备,在最好情况下,可以控制到1丝。虽然受限于很多情况下无法验证,但在操作过程中,gom对小物体复杂结构的表现看起来确实更胜一筹。

【3】激光手持式中端设备

该类设备一般市场售价约在10-20万,使用红色激光。在预设情况下,精度最高能控制在3丝。

【4】激光手持式高端设备

该类设备一般使用蓝色激光补充细节,或者加装摄影测量系统。在预设情况下,精度最高控制在2-3丝。实践中看,2丝有点困难。

#请注意,以上说明的精度,均为理想情况下能够达到的最高精度,不是通常意义上的实际扫描精度。

以上说明的意义,在于可以用来参考需求是否合适使用三维扫描测量,比如实际精度要求0.01mm,或者1m距离孔径误差0.02mm,基本可以确定是不适合三维扫描手段的,不用再耗时耗力去了解设备了。

#请注意,四类设备绝对不是差不多的设备。

从最高精度上看,似乎四者相差不是很多,但在实际操作中,稳定性、偏差分布、精度损失控制,三者考虑进去后,四种设备的性能会体现出非常大的差距。同样最高精度都能达到2丝,扫描10次达到2次,和扫描10次达到10次,设备不用说也是天差地别的。每类设备都会有差距,各类设备内部又有不同的质量区分,设备好坏差距挺大的,请大家不要因为以上数据而做出误解。

#请注意,预估精度时需要考虑的不仅仅是最高精度,还要预估实际精度。

在预设的情况下,几种设备最高精度相似,当扩大到1m、2m甚至更大时,其精度的损失控制各不相同,所以实际扫描精度也需要根据设备来预估。

不配合摄影测量,一般拍照式损失在0.05-0.1mm/m(根据厂家软件和硬件配置不同有不同表现),超过一定界限后,可能无法拼接,最终无法完成扫描,所以不配合摄影测量,我们建议拍照式设备最好不要扫描超过1.5m的物体。

拍照式配合摄影测量,精度损失标称在0.025mm/m,但实践中一般会有所超出,可用0.03-0.035mm/m近似计算。如扫描1m物体,使用拍照式加摄影测量,预估精度约在0.03+0.035*1=0.065mm,2m则为0.1mm。此外预估值和实际值的偏差,还要收到产品稳定性(可理解为重复精度)、现场光照、扫描物体复杂程度、人员操作等影响,我们实际会再根据这些因素的影响,结合之前的实践,合理加入人工修正。正常2m产品,结构简单,光照较好,人员操作熟练,我们一般会修正预估的实际精度到0.2mm-0.3mm。

手持式激光设备,精度损失一般标称0.06mm/m左右,和拍照式一样,不配合摄影测量,不建议扫太大的物体。

手持式设备配套摄影测量,一般标称精度损失是0.025mm/m,和拍照式一样,实际上有所提高,也要受到众多因素影响,在预估实际精度时,要综合各种因素,计算理论值,再加入人工修正后确定,具体可以参考拍照式的确定方法。

以上就是本次说明的所有内容,希望对大家理解三维扫描精度,以及实践中预估精度能够有一定的帮助。如果有意向建议或者相关咨询,也可以私信我。

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