在线客服

QQ客服

服务热线

官方微信

三维扫描能做什么?我们怎么使用它?

浏览次数:511 | 更新时间: 2023-04-05

3D扫描和3D打印听起来似乎是天作之合,但它们并不总是像人们希望的那样轻松而完美地结合在一起。我将通过强调黑客通常遇到的三个用例以及它们的工作(或不工作)情况来解释人们可以期望什么。有了这个,你将有一个更好的想法,如何三维扫描可以满足您的零件设计和三维打印的需要。

哪些事情做得(或者不)好?

大多数3D打印爱好者迟早会对3D扫描能否让他们的生活和项目变得更轻松感兴趣。下面是三维扫描、三维打印和CAD的三个不同的交叉点,以及每个交叉点的工作情况。

 

目标样本和细节有用吗?使用扫描来复制对象。三维扫描,然后三维打印。物体可能是功能性的东西,如固定装置或器具部件,或艺术性的物体,如雕塑。基本上是的,但取决于对象从源对象生成CAD模型。

 

目标是1:1模型,用于部分工程目的。使用三维扫描而不是在CAD中创建对象。不是真正的数字化不方便或麻烦的形状。获得复杂形状的精确模型,这些形状不容易用其他方法测量或建模。

 

示例:仪表板、雕塑、大型对象、附着在其他对象上或不易移动的对象、头部或面部等身体部位以及具有许多曲线的对象。有助于确保3D打印对象适合其他对象。为工程目的创建零件的CAD模型不是目标。是的,但要看情况,在所有这些情况下,一个人想要一个物体的三维模型,而这正是三维扫描创建的,那么问题是什么呢?问题是,并非所有的三维模型都是相同的,并且对相同的事物有用。

 21953375.jpg

三维扫描生成网格模型,而不是CAD模型

广义上讲,三维模型有两种:CAD模型和网格。这些可以被认为是有用的工程目的和艺术目的,分别。有些读者可能会认为这是一个令人反感的过于简单化,但它是一个有益的一点,使一个关于如何三维扫描,三维打印和CAD工作做(不)一起工作。

设计零件的黑客通常对CAD模型最感兴趣,因为这些模型代表的是真实世界的对象,这些对象根据真实世界的测量值进行了修改。但三维扫描不能创建CAD模型;它将创建一个网格。

典型的CAD模型编辑示例,将模型显示为实体对象,根据几何特征和实际测量进行更改。

典型的网格编辑操作。对象是连接到网格中的点网络,可以对其进行操作和变形。

网格可以用于工程目的-.stl文件毕竟是网格,实际上与3D打印同义-但是网格不能像CAD文件那样修改。使用网格时,不会将面挤出特定的毫米数,也不会将角点圆角到特定的半径。网格完全可以修改,但是工具和过程是不同的。

综上所述:三维扫描从现实世界的物体中生成三维模型,但扫描过程中产生的模型不一定适合工程目的而不需要额外的工作。

 

家庭黑客的选择

在本文的开头,我选择了三维扫描、三维打印和CAD工作的三个典型交叉点来说明它们之间的各种不完美配合。现在我将更详细地讨论这三个用例,并为普通黑客提供使用3D扫描使项目更容易的方法。

 

使用三维扫描创建副本

摄影测量是一种无障碍的方式来创建一个三维模型,以及免费和付费的选择存在。一般来说,对象越小越复杂,就越难得到保留所有特征和细节的结果。

摄影测量使用从不同角度拍摄的物体的多张照片,软件解释这些照片以创建代表物体表面的点云。然后可以生成表示对象的网格三维模型。通常需要对模型进行一些清理或后处理,具体取决于方法和软件。

这篇来自Prusa Research的博客文章介绍了如何使用Meshroom获得最佳效果,Meshroom是使用摄影测量进行三维扫描的免费选项。

OpenScan(和OpenScan Mini)是由[Thomas Megel]设计的一个DIY项目,旨在利用摄影测量技术高精度地扫描小物体。

RealityCapture是一款非自由软件,具有许多有用的功能和制作精良的教程。值得注意的是,它们有一个许可证模型选项,旨在偶尔使用和少量使用。由于大多数软件订阅模式对于爱好者和一次性项目来说几乎没有意义,因此值得一看。

 

使用三维扫描数据采集来创建CAD模型

由于三维扫描不会生成CAD模型,因此它不是在CAD中设计零件的直接替代方法。大多数CAD程序允许导入网格,但导入的网格仍然是网格,不能像其他CAD对象那样进行修改。不过,它可能对新设计有指导意义。

转化为实体的网格将成为由三角形面集合组成的对象,这些面与构成原始网格的面相同。这很少是CAD建模新手所期望的。

人们可能想知道是否有可能从一种格式转换成另一种格式。是的,但这种转变可能不是人们所期望的。将CAD模型转换为网格非常简单,但将网格转换为CAD实体则不那么简单。

如果网格不是太复杂,可以将其转换为实体(这里有一种方法是使用MeshLab和FreeCAD),但它仍然不是“正常”的CAD对象,这里的图像说明了原因。

如果一个人的目标是使用三维扫描使CAD模型的创建更容易,而此处显示的转换结果无法实现这一目的,那么下一个最好的方法是使用三维扫描作为主控形状,并使用导入的网格作为引导,在其周围建立新零件的模型以进行匹配。使用这种方法的一个项目是围绕模制人体工程学原型设计的定制轨迹球。

一些专业软件套件可以导出到CAD,但基本的工作流程是相同的,扫描的网格被用作新设计的参考。

 

三维扫描数字化异形物件

激光切割机面板的扫描显然只是整个机器的一部分,但重要的部分是存在的。

有时需要一个形状的精确三维模型,而这个形状不容易用手来建模或测量。前面提到的摄影测量工具在这里也很有用,但它们的用途不同。通常只需要对象的一部分,而不是从上到下对对象进行建模,以生成精确的副本。

例如,为设备面板或仪表板的形状建模只需要成功扫描相关部分。一个人的头部可以被扫描,以确保头盔或面罩的精确匹配,而不需要对整个身体进行全面扫描。一般来说,需要的图片更少,后期处理和模型清理更容易,因为感兴趣的区域更小。为了以后的缩放,必须包含一个尺寸参考,因为大多数3D扫描本质上不会创建1:1模型。

这种方法的一个很好的例子是这个项目设计了一个定制的控制面板,以适应现有的设备。不像扫描一个完整的物体来复制它,没有必要捕捉像底部或背部这样难以到达的地方。这使得扫描和模型清理更容易。

21953376.jpg

 

其他类专业的三维扫描

另一种选择是支付专业扫描费用。花哨的扫描仪和软件套件成本数千美元,或数万美元,并针对工程应用程序存在,虽然他们是无法达到的一般黑客,支付一个公司做一两次扫描可能不是。

精度和分辨率可能超出摄影测量的能力,一些专业软件套件具有奇特的功能,如对齐多个扫描、精确的尺寸参考或基于扫描结果生成CAD模型的能力。

专业三维扫描工具的1:1模型,从不同角度对齐和合并多个单独的扫描得到一个完整的模型。它仍然是一个网格,但它在特征和比例上都精确地表示了原始网格。

根据我的发票,这里显示的是我用Creaform HandySCAN黑色3D扫描仪专业扫描的零件模型。这是一把古董火器的旧木柄。扫描仍然创建了一个网格,但它是一个精确的1:1模型的原始,我可以用它来打印的SLA三维打印机上的替代品。

在获取专业3D扫描报价时,一定要询问费用结构,并明确您的需求。在我的例子中,在一次设置费用下扫描多个相似的对象是经济高效的。

 

知道3D扫描可以(和不能)做什么?

3D扫描一直在变得更好、更易访问,但它生成网格的事实意味着它并不总是能够顺利地融入3D打印和CAD零件设计工作流。这并不意味着它不会有用,但它确实意味着了解这些限制以及它们将如何影响您的需求是很重要的。

当然,人们总是可以在CAD中手动建模一个零件,但不是所有的零件和形状都可以很容易地测量或逆向工程。三维扫描能很方便去帮助我们建模复杂,现实世界的对象,徒手建模是不切实际或容易出错。

您是否成功地使用了三维扫描来简化项目,或者有喜欢的方法或工具可以共享?我们当然想听一听,所以请花点时间在评论中与我们分享。


返回