浅谈三维扫描仪的两大工业应用：三维检测和逆向设计

现如今，三维扫描仪对于3D数字化行业已经不再陌生，仅十年的高速发展，三维扫描技术已经非常成熟。根据其应用场景逐渐将市场细分为大场景三维扫描仪，如遗址、水利工程建筑、大型洞穴或山峰等的扫描；穿透性三维扫描仪如CT扫描，射线可以在一定范围内穿透物体获取内外部的三维数据模型；以及手持式的激光三维扫描仪，可以以较高的精度获取物体三维尺寸数据，同时因其便携、多元应用场景的特点，在车辆制造，航空、船舶、轨道交通，新能源风机制造等都有越来越广泛和深入的应用。随着中国互联网技术的发展和国家对文化产业的重视，三维扫描仪和3D数字化软件的结合也在文博文创领域获得更多关注和应用。

                   CT数据呈现                                 大场景扫描仪数据呈现                                     手持3D激光扫描仪数据呈现

在工业制造应用中，手持式三维扫描仪的两大主要应用为质量控制和逆向工程。选择采购手持式三维扫描仪的用户也多为实现这两个应用目标。相比传统的检测和设计方式，三维扫描技术提供了更加快捷、高效的用户体验。

首先说质量控制。质量控制主要是检测被测物体的轮廓及型面，尤其适用于曲面多，不规则的被测件。传统的测量方式为人工拉皮尺或卡尺测，遇到异形工件就无法保证尺寸精度并且及其耗时费力，利用三维扫描仪就可以快速准确的采集异形件轮廓尺寸数据。工作方式为使用三维扫描仪对工件进行全方位扫描，由于是手持式的，工件不用移动或摆放至特定位置，也不需要为工件布置高标准的实验室环境，只要人来移动操作扫描就可以；现有的工业级手持三维扫描仪几乎都有针对狭小空间和缝隙的扫描技术，所以在短时时间内就可以采集到完整的尺寸数据，就如快速刷墙一般，傻瓜式的操作方式对操作人员的技术要求也没那么高，这也在一定程度上为用户节约了人工成本并提高了效率。

在获得完整的三维数据后，就可以进行检测。将采集的数据与原始的CAD模型输入检测软件，即可自动比对。软件会将差异通过不同颜色显示，方便快速观察，同时可以显示出差异值，为技术人员提供精准的误差参考和修改依据。

汽车左后叶子板三维检测质量云图

在工业制造过程中，需要检测的工件大小不一，常常遇到诸如汽车发动机，汽车整车，矿山机械，等形态尺寸各异的部件。手持式三维扫描仪的技术原理，决定其在扫描更大物体时，空间精度的误差会随着扫描范围的扩大而逐步累积，使得整体空间精度丢失，此时，就要结合辅助测量设备如大空间摄影测量系统，通过拍照定位，辅助三维扫描减少系统累计误差，从而实现大型部件的高精度3D数据采集。

使用德特克摄影测量系统为快艇拍照定位

其次是逆向工程。逆向设计顾名思义，与正向设计线路相反，从实物出发，通过三维扫描仪采集实物三维模型并将之转化成可编辑的数据，以此数据为基础可进行修改完善甚至重构其造型。传统的正向设计是一个以概念为起点，经过CAD设计建模，到依照模型加工成实物的过程。简单的正向设计并不难实现和修改，复杂造型的设计难度系数直线上升，主要是需要考虑的因素多，成本高，周期长，从研发到批量生产的实现难度高，毕竟，设计一个杯子和设计一辆汽车，所考虑的因素和投入是不能相提并论的。

在复杂的工业设计中，一个局部的设计和修改都可能会导致重头再来，甚至影响一整个研发生产链条。在这个过程中，就可以考虑使用逆向设计和正向设计结合的方式来加快设计速度。正向设计与逆向设计的主要区别是，正向设计是从零开始，将idea变成实物，而逆向设计则需要有型的实物为参照才能获得模型基础。在工业设计过程中，正逆向设计相结合，可以大大提高设计的效率，降低试错成本。

逆向设计过程示意图 

综上所述，三维扫描仪技术为工业制造商带来的利好显而易见，在激烈的市场竞争中，优先采用先进高效的技术手段为产品制造保驾护航的企业将更具竞争力。在当今时代，中国制造正在向中国质造进化，为用户提供高品质的产品和服务，打造品牌口碑，也是企业可持续发展的根本动力。