先临三维技术讲堂｜跟踪式激光三维扫描系统原理详解、适用场景分析及拓展应用介绍

      在上几期技术讲堂中，我们简要介绍了三维扫描仪的分类、固定式蓝光三维扫描仪和手持式激光三维扫描仪，本期，我们将重点讲解跟踪式激光三维扫描系统。

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Part 01

跟踪式激光三维扫描系统的核心优势及原理

      跟踪式激光三维扫描系统的核心优势在于无需贴点，通过跟踪仪和球形扫描仪配合使用，省去了在工件表面粘贴标志点的工作。当然，偶尔看到工件表面存在少量标志点，其用途通常为转站或辅助摄影测量。

      此处对其无需贴点的原理进行简要说明。如下图所示，球形扫描仪的球盘上设有反射靶点，跟踪仪通过实时拍摄球笼框架上的反射靶点，软件就可以通过三角测量的原理实时定位球形扫描仪在空间的位置坐标。

      同时，球形扫描仪作为数据采集端，其激光器投射多条激光线到物体表面，然后双目相机拍摄物体表面的激光线图像，经软件的图像处理算法得到激光线所在位置的三维点云数据，再通过预先标定的坐标系转换关系，将点云数据转换到跟踪仪坐标系中，得到最终的三维数据。

Part 02

不贴点是设备选型黄金准则？跟踪式设备适用场景介绍

      无需标志点确实为三维数据获取提供了显著便利，但跟踪式设备是否适用于所有场合？在实际沟通中，部分用户将“不贴点”列为设备选型的首要条件。对此，我们将结合实际应用场景客观阐述设备选型的核心逻辑。

      设备选型最核心的出发点还是用户需求，是综合考虑使用场景的各项条件之后，做出最合适的选择。

      例如，用户对于精度要求很高，或者对于几何特征的细节还原度有要求，我们通常优先推荐固定式的设备，像是OptimScan Q12 HD最高精度可达微米级，细节还原程度非常高，是3C电子行业、精密模具的测量首选。

      再例如，在矿场等户外环境中扫描工程机械时，现场条件复杂且供电不便，这种情况我们推荐FreeScan Omni无线一体式设备，其内置计算处理单元搭配可触摸屏幕，无需电脑及电源即可方便地展开工作。

      而对于中大型工件贴标志点耗时耗力、或表面防护要求严格、不允许粘贴标志点的精密工件，例如汽车钣金覆盖件、模具相关材料、航空相关特殊材料等，跟踪式激光三维扫描系统是最优选择，可在保护工件表面无处理的前提下，高效完成三维测量工作。

      选型过程中，应首先满足当下测量场景的核心需求，在此基础上进一步优化。实践中，用户常于手持式与跟踪式设备之间权衡。两种设备在数据获取功能上相近，而使用方式存在差异。

      我们一般建议：对于大型工件，粘贴与去除标志点耗时较长，优先选用跟踪式扫描设备；针对自动化检测应用，若对工作流程与节拍要求较高，跟踪式设备同样具备显著优势；若测量空间有限，且扫描对象为中小尺寸工件，则手持式三维扫描仪同样方便。

Part 03

跟踪式激光三维扫描系统的拓展应用

      跟踪式激光三维扫描系统除用于获取三维数据外，还具备多种拓展应用。其中最为常见的是配合三坐标测量光笔，以接触式方式对深孔、凹槽等特征进行测量。

      三坐标测量光笔的原理，同样是通过跟踪仪跟踪定位光笔上的反射目标点，经过一系列软件计算，得到测量点的空间坐标。在实际应用中，通常将三维扫描与三坐标测量光笔结合起来使用：首先扫描得到测量部位的完整三维数据，用于测量整体形面偏差，针对一些隐藏孔、深孔、凹槽区域，则结合三坐标测量光笔测量相应数值，整体测量高效、完整。

      另外，跟踪仪能够实时定位目标靶点在空间中的坐标位置，其也可以开拓实时动态追踪的应用，例如机器人精度标定，以及监测两个工件的实时装配过程等。