三維掃描技術能夠測得物體表面點的三維空間坐標,從這個意義上說,它實質上屬于一種立體測量技術。與傳統技術相比,它能完成復雜形體的點、面形的三維測量,能實現無接觸測量,且具有速度快、精度高的優點。這些特性決定了它作為一種測量儀器在許多領域可以發揮重要作用,而且其測量結果能直接與多種軟件接口,這使它在CAD、CAM、CIMS技術應用日益普及的今天很受歡迎。
1.工業生產----測量零件、產品的尺寸是工業生產中必不可少的工作。除了常見的長度、直徑等測量外,在很多場合中,需要對不規則物體的外形或若干點進行高精度三維測量。這一工作過去主要依靠三坐標測量機(CMM),它精度雖高,但價格昂貴,且操作復雜,特別當物體形狀復雜時,測量速度很慢,更不用說實現在線檢測了。現代三維掃描技術提供了一種快速的三維測量手段,能迅速測量物體表面每個點的三維坐標,獲得物體的立體尺寸。特別是它能實現快速的三維在線測量,這是過去的手工測量和CMM所無法做到的。
2.仿制----仿制是工業加工中的一項重要任務,測量其尺寸是仿制的第一步。三維掃描儀能快速測得零件表面每個點的坐標,將數據送入CAD系統和數控加工設備,很快就能得到一模一樣的產品。
3.快速制造系統----快速制造系統是目前國際上機械行業的研究熱點之一,其中一個重要環節就是所謂的反求工程(ReverseEngineering),即從實物到數字模型,而這正是三維掃描技術研究的內容。CGI公司的三維掃描設備甚至能獲得物體內腔的結構。將三維掃描設備與快速成型機相結合,可以構成快速制造系統。
4.產品設計----在機械和玩具的設計中,并不是所有的產品都能由CAD設計出來,尤其是帶非標準曲面的產品。在某些情況下常采用“直覺設計”,設計師直接用膠泥、石膏等做出手工模型,或者需要按工藝品的樣品加工。用三維掃描儀對這些樣品、模型進行掃描,可以得到其立體尺寸數據,這些數據能直接與各種CAD/CAM軟件接口,在CAD系統中可以對數據進行調整、修補,再送至數控加工或快速成型設備制造。
5.某些特殊場合----在某些特殊場合中,三維掃描儀還具有獨特的、不可替代的作用。如測量特別柔軟的物體,用傳統的接觸測量方法,很可能在接觸時使物體變形,而許多類型的非接觸式三維掃描儀以激光作為測量媒介,不會引起物體表面的變形和損傷。
6.服裝制作----傳統的服裝制作都是按照標準尺寸批量生產的。隨著生活水平的提高,人們開始越來越多地追求個性化服裝設計,量體裁衣。三維掃描儀可以快速地測得人身體的所有尺寸,獲得其立體彩色模型,把這些數據與服裝CAD技術結合,可以在計算機中的數字化人體模型上,按每個人的具體尺寸進行服裝設計,設計出最合適的服裝,并可以直接在計算機上觀看最終的著裝效果。整個過程速度快、效果好。這方面最早的運用是在軍用服裝上,美國Armstrong實驗室將Cyberware的三維掃描儀用于為高級戰斗機飛行員設計服裝。
由于三維掃描技術能快速測量人體的各個部分,包括牙齒、面頜部、肢體等的尺寸,因此,對美容、矯形、修復、口腔醫學、假肢制作都非常有用。在發達國家中,美容、整形外科、假肢制造、人類學、人體工程學研究等工作都開始應用三維掃描儀。在考古、刑偵等工作中,有時需要根據人或動物的骨骼來恢復其生前的形象,在這一工作中已大量引入計算機輔助完成,首先需要三維掃描儀將骨骼的坐標數據輸入計算機,作為恢復工作的基礎數據。另外,對于足印等痕跡、特征的快速測量和鑒別,三維掃描儀也是有力的輔助工具。
三維掃描技術——性能卓越前景廣闊,目前,在歐美日等發達國家中,三維掃描技術已在制造、動畫特技制作、游戲娛樂、醫學等行業嶄露頭角,顯示了巨大的技術先進性和強大的生命力,其應用可謂方興未艾,而制造商也在不斷開發出性能更好的產品,到21世界已形成了頗具規模的產業。