购买 3D 扫描仪：如何选择最好的

除了使用软件自行设计3D打印零件的几何形状外，还有一种更简单的方法可以高精度地复制现有物体。这种方法需要用到3D扫描仪，它可以扫描目标物体的表面并将其转换为数字格式，以便进行后期处理或直接打印，从而创建复制品。

本指南将向您介绍最好的 3D 扫描仪，以及如何根据您的需求选择最合适的扫描仪。

最好的 3D 扫描仪

市面上有很多知名品牌，例如德国蔡司（Zeiss）、Shining 3D、Artec、Polyga、Peel 3D、Phiz 3D Scanner 等等，这使得选择更加复杂。如果您不确定该购买哪款 3D 扫描仪，以下是我们推荐的一些最佳型号，希望能帮助您做出正确的选择：

闪亮的 3D EINSCAN-SP

如果您正在寻找专业级的3D扫描仪，这款采用白光技术的扫描仪绝对是您的理想之选。它的分辨率高达0.05毫米，即使是最小的细节也能清晰捕捉。它可以扫描30x30x30毫米至200x200x200毫米（使用转盘）的物体，甚至更大的物体可达1200x1200x1200毫米（手动或使用三脚架）。此外，它还拥有出色的扫描速度，支持导出OBJ、STL、ASC和PLY格式文件，配备自动校准系统和USB接口，并兼容Windows系统。

闪亮的 3D Uno Can

这款来自知名品牌的另一款产品价格比前一款略低，但如果您正在寻找一款专业级产品，它也是一个不错的选择。它同样采用白色扫描技术，分辨率为0.1毫米，可扫描30x30x30毫米至200x200x200毫米的图形（在转盘上），当然您也可以手动操作或将其放置在三脚架上，扫描最大700x700x700毫米的图形。它的扫描速度很快，通过USB连接，并且像前一款产品一样，支持OBJ、STL、ASC和PLY文件格式。它兼容Windows系统。

创意 3D CR 扫描

另一家知名品牌推出了一款非常易用的3D建模扫描仪，具备自动调节功能，无需校准或标记。它通过USB连接，兼容Windows、Android和macOS系统。此外，它还拥有高达0.1毫米的精度和0.5毫米的分辨率，凭借其卓越的性能和品质，是专业应用的理想之选。扫描尺寸也相当大，可以扫描大型零件。

BQ 蜈蚣

如果您正在寻找一款价格实惠的3D扫描仪用于DIY项目，那么来自西班牙品牌BQ的这款产品也是一个不错的选择。它是一款速度快、精度达0.5毫米的扫描仪，配备高品质的罗技C270高清摄像头、两个1级线性激光器、USB接口、Nema步进电机、ZUM控制器，支持导出G代码和PLY格式，并且兼容Linux和Windows操作系统。

Inncen POP 3D 旋转点

没有找到产品。

这是之前产品的另一种替代方案。它是一款精度为 0.3 毫米的 3D 扫描仪，配备两个红外传感器（人眼安全）、深度摄像头，扫描速度快，还有一个用于捕捉纹理的 RGB 摄像头，兼容导出为 OBJ、STL 和 PLY 格式，支持有线或无线连接，提供 5 种不同的扫描模式，并兼容 Android、iOS、macOS 和 Windows 操作系统。

什么是 3D 扫描仪

3D扫描仪是一种能够分析物体或场景，获取其形状、纹理，有时甚至是颜色等数据的设备。这些信息经过处理后，会转换成三维数字模型，这些模型可以使用软件进行修改，也可以通过3D打印机打印出来，从而创建物体或场景的精确副本。

这些扫描仪通常采用光学方式工作，在物体表面生成一组参考点云，从而推断出其精确的几何形状。因此，3D扫描仪与传统相机有所不同。虽然传统相机也具有锥形视野，但它们捕捉的是视野内表面的颜色信息，而3D扫描仪则捕捉的是位置和三维空间信息。

有些扫描仪无法通过一次扫描生成完整的模型；它们需要多次扫描才能捕捉零件的不同部分，然后使用软件将这些部分拼接起来。尽管如此，对于获取零件几何形状并开始打印过程而言，它仍然是更精确、更便捷、更快速的选择。

3D扫描仪工作原理

三维扫描仪的工作原理通常是发射辐射，例如光、红外线或激光束，以此计算发射设备与被复制物体之间的距离。这便建立了一个局部参考点，并在物体表面确定了一系列点，每个点都有其自身的坐标。扫描仪利用镜面系统扫描物体表面，获取创建三维模型所需的坐标或点。

根据与目标的距离、所需的精度以及目标的大小或复杂程度，可能需要拍摄一张照片或多张照片。

类型

根据扫描方式的不同，3D扫描仪主要分为两大类：

• 接触：这些类型的 3D 扫描仪需要在物体表面支撑一个称为示踪剂的部件（通常是硬化钢或蓝宝石尖端）。 这样，一些内部传感器将确定探头的空间位置以重新创建图形。 它们在工业中广泛用于控制制造过程，精度为 0.01 mm。 但是，对于精致的、有价值的（例如历史雕塑）或柔软的物体，它不是一个好的选择，因为尖端或触控笔可能会修改或损坏表面。 也就是说，这将是破坏性扫描。
• 正接触器: 它们是最普遍和最容易找到的。 之所以这样称呼它们是因为它们不需要接触，因此不会损坏零件或以任何方式改变零件。 他们将使用一些信号或辐射的发射来代替探头，例如超声波、红外波、光、X 射线等。 它们是最广泛和最容易找到的。 在这些之中，依次有两个大家族：
  • 资产：这些设备分析物体的形状，在某些情况下，分析颜色。 它是通过直接测量表面、测量极坐标、角度和距离来收集三维几何信息来完成的。 这一切都归功于它生成了一个未连接点云，它将通过发射某种类型的电磁束（超声波、X 射线、激光……）来测量这些点，并将其转换为多边形以进行重建和导出一个3D CAD模型。。 在这些中，您会发现一些子类型，例如：
    • 飞行时间：一种使用激光的3D扫描仪，广泛用于扫描大表面，如地质构造、建筑物等。 它基于 飞行时间. 它们不太准确且更便宜。
    • 三角测量：它还使用激光进行三角测量，光束撞击物体并使用相机定位激光点和距离。 这些扫描仪具有很高的精度。
    • 相位差：测量发射光和接收光之间的相位差，使用此测量值来估计到物体的距离。 这个意义上的精度介于前两者之间，比ToF高一点，比三角测量低一点。
    • 锥光全息术：是一种干涉技术，通过该技术，从表面反射的光束通过双折射晶体，即具有两种折射率的晶体，一个是普通的，一个是固定的，另一个是非寻常的，它是入射角的函数玻璃表面的光线。 结果，获得了使用柱面透镜进行干涉的两条平行光线，该干涉由获得条纹图案的传统相机的传感器捕获。 这种干扰的频率决定了物体的距离。
    • 结构光：在物体上投射灯光图案，分析场景几何造成的图案变形。
    • 调制光：它们发出光（它通常具有节距形式的振幅周期）在物体中不断变化。 相机将捕捉到这一点以确定距离。
  • 被动式：这种类型的扫描仪还将提供距离信息，使用一些辐射来捕获它。 他们通常使用一对指向场景的独立摄像机，通过分析不同的捕获图像来获取三维信息。 这将分析到每个点的距离并提供一些坐标以形成 3D。 在这种情况下，当捕获被扫描对象的表面纹理很重要时，可以获得更好的结果，并且更便宜。 与主动式的不同之处在于不发射任何类型的电磁辐射，但它们只是将自身限制为捕获环境中已经存在的发射，例如物体上反射的可见光。 还有一些变体，例如：
    • 立体：他们使用与摄影测量相同的原理，确定图像中每个像素的距离。 为此，他通常使用两个独立的摄像机指向同一个场景。 分析每个摄像机捕获的图像，可以确定这些距离。
    • 轮廓：他们使用从三维物体周围的一系列照片中创建的草图将它们交叉，形成物体的视觉近似。 这种方法对空心物体有问题，因为它不会捕捉到内部。
    • 基于图像的建模: 还有其他基于摄影测量的用户辅助方法。

移动3D扫描仪

很多用户经常问智能手机能不能当3D扫描仪用。事实上，新款手机可以通过一些应用程序，利用主摄像头传感器拍摄3D图像。当然，它们的精度和专业效果肯定比不上专业的3D扫描仪，但对于DIY项目来说还是很有用的。

以下是一些适用于 iOS/iPadOS 和 Android 移动设备的优秀应用程序，您可以下载并试用：

1. Sketchfab
2. 科龙
3. 特尼奥
4. 斯堪迪临
5. ItSeez3D

家用3d扫描仪

他们也经常问是否可以自制3D扫描仪。事实上，有很多创客项目在这方面很有帮助，例如OpenScan。你还可以找到一些基于Arduino的项目，可以自己打印和组装，比如这个项目，甚至可以找到如何将Xbox Kinect改装成3D扫描仪的方法。显然，这些作为DIY项目和学习工具都很不错，但你无法达到专业人士的效果。

3D扫描仪应用

至于3D扫描仪的应用，它的用途远超你的想象：

• 工业应用：可用于质量或尺寸控制，查看制造的零件是否符合必要的公差。
• 逆向工程：它们对于获得物体的精确数字模型以研究和复制它非常有用。
• 竣工文件：可以获得设施或建筑状况的精确模型，以进行项目、维护等。 例如，可以通过分析模型来检测运动、变形等。
• 数字娱乐：可用于扫描物体或人物以用于电影和视频游戏。 例如，您可以扫描一个真实的足球运动员并创建一个 3D 模型以对其进行动画处理，使其在视频游戏中更加逼真。
• 文化和历史遗产的分析和保护：可用于分析、记录、创建数字记录，并帮助保护和维护文化和历史遗产。 例如，分析雕塑、考古、木乃伊、艺术品等。 也可以创建精确的复制品以暴露它们并且原件不会损坏。
• 生成场景的数字模型：可以分析场景或环境以确定地形高程、将轨道或景观转换为数字 3D 格式、创建 3D 地图等。 图像可以通过 3D 激光扫描仪、雷达、卫星图像等捕获。

如何选择 3D 扫描仪

在选择合适的3D扫描仪时，如果您在几款型号之间犹豫不决，应该分析一系列功能，找到最符合您的需求和预算的那一款。需要考虑的要点包括：

• 预算：确定您可以在 3D 扫描仪上投资多少非常重要。 从 200 欧元或 300 欧元到价值数千欧元的不等。 这还取决于它是用于家庭用途，不值得过多投资，还是用于工业或专业用途，投资将获得回报。
• 精确: 是最重要的功能之一。 准确性越高，您可以获得的结果就越好。 对于家庭应用来说，低精度可能就足够了，但对于专业应用来说，获得 3D 模型的最小细节非常重要。 许多商业扫描仪往往在 0.1 毫米和 0.01 毫米之间，分别从不太精确到更精确。
• 决议：它不应该与精度混淆，尽管获得的 3D 模型的质量也取决于它。 精度是指设备的绝对正确程度，而分辨率是 3D 模型中两点之间可以存在的最小距离。 它通常以毫米或微米为单位，越小效果越好。
• 扫描速度: 是执行扫描所需的时间。 根据所使用的技术，可以以一种或另一种方式测量 3D 扫描仪。 例如，基于结构光的扫描仪以 FPS 或每秒帧数为单位进行测量。 其他的可以以每秒点数来衡量，等等。
• 易于使用: 选择 3D 扫描仪时要考虑的另一个重要点。 虽然许多已经足够容易使用并且足够先进，无需太多用户输入即可完成工作，但您也会发现一些比其他更复杂。
• 零件尺寸：正如 3D 打印机有尺寸限制一样，3D 扫描仪也有。 需要数字化小物体的用户的需求与想要将其用于大物体的用户的需求不同。 在许多情况下，它们用于扫描不同大小的对象，因此它们应该适合您使用的最小和最大范围。
• 可移植性：重要的是要确定计划在哪里拍摄，以及是否需要轻便随身携带和捕捉不同地方的场景等。 还有一些电池供电的可以不间断地捕捉。
• 兼容性：选择与您的平台兼容的 3D 扫描仪很重要。 有些是跨平台的，与不同的操作系统兼容，但不是全部。
• 软件：这才是真正驱动 3D 扫描仪的动力，这些设备的制造商通常会实施自己的解决方案。 有些通常具有额外的分析、建模等功能，有些则更简单。 但要小心，因为其中一些程序非常强大，它们需要您的计算机（GPU、CPU、RAM）的一些最低要求。 此外，开发人员提供良好的支持和频繁的更新也很好。
• 维修: 尽可能快速和轻松地维护捕获设备也是积极的。 一些 3D 扫描仪需要更多检查（清洁光学元件，……），或者它们需要手动校准，其他的则自动校准，等等。
• 平均：重要的是要确定捕获 3D 模型期间的条件。 其中一些可能会影响某些设备和技术。 例如光照量、湿度、温度等。 制造商通常会标明他们的模型运行良好的范围，您需要选择适合您正在寻找的条件的模型。

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